Изделия автоклавного твердения на основе извести. Понятие о технологии производства. Значение автоклавной обработки. Строение, свойства и области применения

При нормальных условиях твердения изделия на основе строительной извести имеют малую прочность. Обработка насыщенным водяным паром при 70...100 oС и атмосферном давлении (пропаривание) или искусственная карбонизация значительно повышают прочность этих изделий. Однако максимальных значений показатели прочности и долговечности этих материалов приобретают в условиях гидротермальной обработки в автоклавах в среде насыщенного водяного пара. Гидротермальную обработку (запаривание) проводят под давлением насыщенного водяного пара: 0,8; 1,2 и 1,6 МПа, что соответствует температурам указанной среды 174,5; 190,7 и 203,3 oС.

Автоклавные строительные материалы выпускают в виде кирпича, блоков и панелей для наружных и внутренних стен, панелей перекрытий, колонн, лестничных маршей и площадок, балок и других изделий. Их свойства близки к свойствам цементных бетонов, но они отличаются меньшим расходом вяжущих, широким использованием дешевых местных заполнителей и, следовательно, меньшей стоимостью. Однако для их производства необходимы автоклавы.

Силикатный кирпич — один из наиболее экономичных и распространенных в стране стеновых материалов, из него возводят более 16% всех каменных зданий.

Основными видами сырья для производства силикатного кирпича являются песок, известь и вода. Кроме того, применяют суглинки, трепелы, золы, шлаки и другие горные породы и промышленные отходы. В качестве известкового компонента для производства автоклавных изделий можно применять молотую негашеную известь, пушонку, частично гашеную известь, а также известково-зольное и известково-пуццолановое вяжущее.

Производство силикатного кирпича включает следующие стадии: добычу и просев песка, обжиг извести и ее размол совместно с частью песка, смешение полученного вяжущего с немолотым песком и водой, гашение извести в смеси с песком, повторное перемешивание и до-увлажнение полученной массы, прессование кирпичей, их укладку на вагонетки, загрузку в автоклав и обработку насыщенным водяным паром при 174,5 oС (давлении 0,8 МПа).

Автоклавная обработка (запаривание) силикатного кирпича производится по следующему режиму: подъем температуры до 174,5 oС — 1,5 ч, изотермическая выдержка при 174,5 oС — 8 ч; снижение температуры до 100 oС (и давления до атмосферного) — 2ч.

Силикатный кирпич подразделяется на марки, которым соответствуют показатели предела прочности при сжатии 30; 25; 20; 15; 12,5; 10 и 7,5 МПа (последняя цифра только для пустотелых камней).

Морозостойкость рядового силикатного кирпича должна составлять не менее 15 циклов попеременного замораживания (при — 13 oС) и оттаивания (в воде при 15...20oС), а лицевого — 25, 35, 50 циклов в зависимости от марки.

Водопоглощение рядового силикатного кирпича не должно превышать 16 %, а лицевого — 14 %. Средняя плотность составляет 1800...1850 кг/м3.

Заводы выпускают рядовой и лицевой силикатный кирпичи, полнотелый и пустотелый, одинарный и модульный (утолщенный). Одинарный силикатный кирпич имеет ту же форму и размеры, что и красный керамический (250x120x65 мм). Модульный силикатный кирпич является пустотелым и имеет размер 250x120x88 мм. Выпускаются также мелкоштучные силикатные изделия в виде пустотелых камней размером 250x120x138 мм. Такие изделия имеют массу не более 4,3 кг. Технология в общих чертах выглядит следующим образом: 90 % кварцевого песка смешивается с 10 % извести с добавлением воды. В течение двух часов происходит реакция гашения извести, результатом которой является образование гидроксида кальция. Сформованные изделия плавно прессуются для равномерного удаления из массы пустот, после чего обрабатываются в автоклаве перегретым паром (170-200ºС) при давлении 8-12 атмосфер. Различные добавки позволяют получать цветной силикатный кирпич, который имеет широкую гамму пастельных тонов. Качество продукции зависит от точности соблюдения технологических процессов; контроль на всех этапах, как правило, автоматизирован. Экономически картина выглядит следующим образом: технологический цикл производства силикатного кирпича занимает 15-18 часов, в то время как для керамического кирпича требуется 5-6 дней, трудозатраты и расход топлива в два раза ниже, а готовая продукция дешевле на 20-35 %.Характеристики силикатного кирпича тоже на первый взгляд впечатляют. Это экологически чистый материал, более плотный чем традиционный кирпич. Он обладает повышенной механической прочностью и отличными звукоизоляционными свойствами — из-за чего производители настойчиво рекомендуют свою продукцию для возведения многоквартирных домов, а также внутренних стен и перегородок в частной застройке. Однако большая плотность увеличивает массу силикатного кирпича примерно на 20 % в сравнении с керамическим.Главным недостатком силикатного кирпича является высокий уровень водопоглощения, в следствие которого снижаются теплоизоляционные характеристики и морозостойкость. Из-за чувствительности к влаге силикатный кирпич категорически противопоказан для строительства фундаментов и цоколей, стен, соприкасающихся с влажными помещениями (без устройства сплошной гидроизоляции). Как следствие, теплоизоляционные характеристики материала (и так оставляющие желать лучшего) на практике становятся непредсказуемыми.

Известково-шлаковый и известково-зольный кирпичи являются разновидностью силикатного кирпича, но отличаются меньшей плотностью и лучшими теплоизоляционными свойствами, так как в них тяжелый кварцевый песок заменен пористым легким шлаком в известково-шлаковом кирпиче или золой в известково-зольном кирпиче.

Для приготовления известково-шлакового кирпича берут 3...12 % извести и 88...Э7 % шлака, а для известково-зольного — 20...25 % извести и 75...80 % золы. Так же как и шлак, зола является дешевым сырьевым материалом, образующимся при сжигании каменного, бурого угля и другого топлива в котельных ТЭЦ, ГРЭС и т. д.

Использование шлаков и зол экономически выгодно, так как при этом расширяется сырьевая база силикатных и других строительных материалов и снижается их стоимость.

Производство известково-шлакового и известково-зольного кирпича аналогично технологической схеме производства силикатного кирпича. Шлаковый и зольный кирпичи выпускают размером 250x120x140 мм и больше, марками по прочности при сжатии М25, 50 и 75, морозостойкостью такой же, как и у силикатного кирпича, плотностью 1400...1600 кг/м3, теплопроводностью 0,5...0,6 Вт/(м * oС).

Применяют известково-шлаковый и известково-зольный кирпичи для возведения кладки стен зданий малой этажности (до трех этажей), а также для кладки стен верхних этажей многоэтажных зданий.

Силикатный бетон представляет собой бесцементный бетон автоклавного твердения. Вяжущим в нем является смесь извести с тонкомолотым песком.

Наибольшее распространение получили мелкозернистые силикатные бетоны, заполнителем в которых является обычный кварцевый песок.

Формуют силикатный бетон вибрированием, прессованием, прокатом, центрифугированием, литьем и т. д. Для крупноразмерных изделий чаще всего применяют вибрационное формование на виброплощадках и виброустановках. Вибрационное воздействие, как правило, характеризуется амплитудой колебаний 0,5...0,8 мм и частотой 2800...3000 кол/мин.

Изготовление силикатобетонных автоклавных изделий характеризуется сравнительно низким расходом извести: 175...250 кг на 1 м3 плотного бетона. Это объясняется тем, что вяжущим в условиях автоклавной обработки является не только известь, но и часть песка (в первую очередь молотого), входящего в состав цементирующих материалов — гидросиликатов кальция.

Крупноразмерные изделия из плотного силикатобетона имеют прочность на сжатие 15...40 МПа, среднюю плотность 1800... 2100 кг/м3 и морозостойкость более 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Они могут применяться наряду с цементо-бетонными во всех случаях, кроме контакта с грунтовыми и сточными водами, содержащими углекислоту (вследствие образования растворимого бикарбоната кальция).

Основная особенность ячеистого бетона состоит в его пористой структуре. Именно за счет этого ячеистый бетон обладает отличными теплоизоляционными свойствами. А вот пористая структура у газо- и пенобетона получается абсолютно различными способами.

Свои названия пено- и газобетон получили за счет технологии изготовления.

Пенобетонполучают в результате добавки в цементный раствор для изготовления блоков специальных пенообразующих добавок. Они могут быть различного происхождения – органического или синтетического, и служат они для того, чтобы наполнить цементный раствор пузырьками воздуха. Пена тщательно перемешивается с раствором, и пузырьки воздуха равномерно распределяются по всей его массе, создавая при отвердевании замкнутые поры, которые уменьшают плотность бетона, облегчают массу готового изделия и придают ему тепло- и звукоизоляционные свойства.

Газобетон производится иначе. Есть несколько способов газообразования, остановимся на одном из них. Раствор для производства газобетонных блоков состоит из цемента, кварцевого песка, извести, воды и алюминиевой пудры (или пасты). Порообразование происходит за счет реакции между цементом и алюминиевой пудрой, за счет которой выделяется водород. В результате раствор увеличивается в объеме наподобие дрожжевого теста. И вспенивание, и последующее отвердевание раствора происходит по специальной технологии и температурном режиме в автоклавах, в то время как пенобетон отвердевает в обычных условиях на открытом воздухе.

Это главное и принципиальное отличие этих материалов. За счет автоклавной обработки газобетон приобретает повышенные прочностные характеристики, т.е. при одинаковой плотности газобетонные блоки намного прочнее пенобетонных.

Что касается теплопроводности и морозостойкости, то в данном случае характеристики этих материалов приблизительно равны. За счет своей низкой теплопроводности ячеистые блоки получили заслуженное признание у строителей, ведь дополнительного утепления стен не требуется, что значительно удешевляет сам процесс строительства.

Водопоглощение у газобетона несколько выше, но незначительно, и при использовании в строительстве большой роли не играет. Утверждения некоторых производителей пенобетона, что данный материал совсем не впитывает воду и при этом является воздухопроницаемым , т.е. «дышит», не имеет под собой никаких доказательств. Любой воздухопроницаемый материал обязательно будет поглощать влагу.

Если рассматривать вопрос себестоимости производства, то у пенобетона она ниже на 30-35 % чем у газобетона. Такая разница объясняется применением более дешевых пенообразователей и автоклавной обработкой газобетона. Низкая цена пенобетона – это его несомненный плюс.

Превращение сплавов при нагревании и охлаждении. Понятие о режимах термической обработки стали. Обжиг, нормализация, закалка, отпуск, старение. Влияние термической обработки на механические свойства стали.