Ячеистые бетоны
|
Бетоны этого вида характеризуются равномерно распределенными порами в виде сферических ячеек, диаметр которых, как правило, составляет 1-3 мм. Объем пор в ячеистых бетонах достигает 80-85% (рис. 11.35). Различают газобетоны, получаемые смешиванием вяжущего, воды и кремнеземистого компонента с газообразователем (алюминиевой пудрой, перекисью водорода и др.) и пенобетоны, получаемые при смешивании аналогичной смеси с пеной. Газобетон был предложен в 1889 г. чешским исследователем Гоффманом, применившим для вспучивания растворов углекислый газ. В 1914 г. Аулсворт и Дайер (США) получили патент на использование порошков алюминия и цинка для образования пузырьков водорода в цементном тесте, заложив принципиальные основы современной технологии газобетона. В 1923 г. датский инженер Байер изобрел пенобетон. В настоящее время интенсивно развивается производство как газо-, так и пенобетонов автоклавного и неавтоклавного твердения. Вяжущими для производства ячеистых бетонов служат как клинкерные, так и бесклинкерные цементы, известь, гипс. При использовании известково-кремнеземистых вяжущих автоклавного твердения ячеистые бетоны называют газо- или пеносиликатами. Ячеистые бетоны относятся к наиболее эффективным материалам для ограждающих конструкций. При плотности 500-700 кг/м3 они позволяют достигать при оптимальной структуре прочность 3-5 МПа. Основными факторами повышения прочности ячеистых бетонов при сохранении их плотности являются более высокая тонкость помола компонентов и подбор их гранулометрии, тщательное смешивание, выбор оптимальных составов смесей и режима твердения. Кремнеземистым компонентом служит, как правило, молотый кварцевый песок или зола ТЭС. Применяют также доменные и другие металлургические шлаки, трепел, диатомит, опоку и др.  Ячеистые бетоны в зависимости от назначения, так же как и легкие бетоны на пористых заполнителях разделяют (ГОСТ25485-89) на теплоизоляционные (марка бетона по средней плотности D300-D500, классы по прочности на сжатие В0,5-В1), конструкционно-теплоизоляционные (D600-D900; В1,5-В10) и конструкционные (D1000-D1200; В10-В15). Вид вяжущего выбирают с учетом условий твердения и структурообразования ячеистых бетонов. При твердении в нормальных условиях возможно использование алитовых низко- и среднеалюминатных цементов, шлакощелочных вяжущих. Нежелательно применение цементов с добавками трепела, глиежей, трассов, опоки. В производстве ячеистых бетонов, твердеющих при автоклавной обработке, широко применяют известково-шлаковые и известковозольные вяжущие, гидравлическая активность которых особенно проявляется с повышением температуры и давления водяного пара. Автоклавная обработка дает возможность использовать в качестве сырья инертные или малоактивные при нормальном твердении кислые, низкоглиноземистые как гранулированные, так и отвальные шлаки и золы. Наиболее распространенным газообразующим компонентом служит алюминиевая пудра. Введение пудры обеспечивает начало газовыделения в щелочной среде через 1-2 мин. Наряду с пудрой, вводимой в смесь в виде водной суспензии, применяют алюминиевую пасту. Газообразование проходит по реакции: 3Са(ОН)2 + 2А1+ 6Н2О ⇔ 3СаО * Al2O3 * 6Н2О + 3Н2↑ В результате химической реакции из 1 г. алюминия выделяется при нормальных условиях 1,254 л. водорода, при 50°С объем водорода составляет 1,48 л. Схватывание массы должно происходить желательно сразу после вспучивания, в противном случае давление газа на стенки пор вызывает ее растрескивание. При недостаточной пластической прочности массы к моменту прекращения вспучивания происходит ее осадка. Газобетонные изделия изготовляют с применением литьевой, резательной и вибрационной технологии. При литьевой технологии изделия формуют из жидкотекучих смесей, содержащих до 50-60% воды от массы сухих компонентов. Такие смеси часто обладают недостаточной газоудерживающей способностью, что ухудшает структуру бетона. Вибрационная технология позволяет уменьшить водотвердое отношение смесей и интенсифицировать процесс вспучивания за счет тиксотропии и ускорения газовыделения. Положительный эффект достигается при применении вибрирования смеси сначала в процессе приготовления смеси в вибросмесителях, а затем после заливки в формах на виброплощадках. При широко применяемой на заводах ячеистых бетонов резательной технологии формования изделий отформованный ячеистобетонный массив, обладающий некоторой минимальной прочностью, разрезается на плиты или блоки соответствующих размеров, поступающие на тепловлажностную обработку. Традиционная технология приготовления пенобетона включает приготовление пены, растворной смеси и пенобетонной массы. Реализация такой технологии осуществляется в пенобетономешалке, состоящей из двух или трех барабанов (рис. 11.36). Пену при этом готовят интенсивным взбиванием водного раствора пенообразователя.  Поризация бетонной смеси предварительно приготовленной пеной может осуществляться также методом сухой минерализации пены (рис. 11.36), при котором низкократная пена минерализуется сухими компонентами по мере их постепенного добавления к пеномассе при одновременном перемешивании в смесителе. Приготовление пенобетонной смеси без предварительного приготовления пены осуществляют методом аэрирования (рис. 11.37), основанным на втягивании воздуха массой, содержащей пенообразователь, при скоростном перемешивании в смесителе. Этот метод позволяет отказаться от применения специального пеногенератора.  Наиболее высокие технические свойства ячеистых бетонов при рациональном использовании вяжущих материалов в том числе на основе шлаков, зол и других промышленных отходов достигаются при тепловлажностной обработке в автоклавах. Автоклавная технология в настоящее время наиболее характерна для газобетонов. Изделия запаривают обычно при давлении 0,8-1,2 МПа при общей продолжительности 10-17 ч. Наряду с автоклавной обработкой для изделий на основе цемента или доменных шлаков применяют пропаривание или электропрогрев. По безавтоклавной технологии изготавливают преимущественно мелкоштучные блоки из пенобетона при повышенном расходе портландцемента. Плотность бетонов зависит от плотности материала межпоровых стенок и объема пор (пустот), образованных в результате поризации и водовяжущего отношения. Свойства ячеистых бетонов улучшаются по мере оптимизации их пористой структуры за счет различных технологических приемов, применения высокопрочных эффективных вяжущих, дисперсного армирования волокнистыми добавками, использования скоростных вибро- и гидродинамических смесителей и др. |
