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).

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

К 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

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.