Строительство

Панельное и крупноблочное строительство промышленных и энергетических объектов

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Плотный силикатный бетон (силикат) является правильно подобранной и уплотненной смесью извести или другого бесцементного вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и песка (или других заполнителей) после ее формования и автоклавной обработки.

Наиболее распространенными материалами для изготовления силикатного бетона являются кальциевая известь со скоростью гашения 10—15 мин, удовлетворяющая требованиям главы СНиП 1-В.2-62, молотый кварцевый песок (добавка к вяжущему) и немолотый песок (заполнитель). В качестве добавок, замедляющих процесс гашения извести, применяются двуводный гипс и сульфитно-спиртовая барда, отвечающие ГОСТ.

Применяемый в качестве кремнеземистого компонента при изготовлении плотных силикатных бетонов чистый кварцевый песок должен содержать (в процентах по весу): кремнезема— не менее 70, слюды — не более 0,5, глины и ила — не более 10. По остальным показателям песок должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8736-67.

Смеси силикатного бетона могут приготовляться по двум технологическим схемам: «кипелочной» — при которой полностью или частично отсутствует предварительное (до формования изделий) гашение извести, или «гидратной» — с законченным процессом гашения. Изготовление изделий из силикатного бетона по кипелочной схеме состоит из следующих основных операций: дозирования и измельчения в шаровых мельницах известково-песчаного вяжущего '(песок и известь в соотношении 1:1); дозирования и приготовления силикатно-бетонной смеси; формования изделий и запаривания их в автоклавах.

При формовании изделий процесс гашения извести происходит в уплотненном материале в металлических формах; повышение температуры смеси вызывает дополнительное уплотнение бетона в изделиях. По такой схеме работает, например, Калининский завод железобетонных изделий.

По технологической схеме с законченным процессом гидратации извести дробленая известь смешивается в определенных соотношениях   с   песком   естественной   влажности.

В процессе смешивания происходит подсушка песка за счет гашения 20—25% -ной окиси кальция. Полученное вяжущее смешивают в заданной пропорции с песком-заполнителем и водой. Далее смесь подвергают силосованию до полной гидратации извести и затем увлажняют, формуют и подвергают автоклавной обработке. По такой схеме работает, например, Московский Краснопресненский комбинат стройматериалов.

Следует иметь в виду, что силикатные изделия, изготовленные на молотой извести-кипелке, имеют заметно лучшие показатели по прочности и морозостойкости, чем изготовленные на извести-пушонке. Однако молотая известь-кипелка обладает некоторыми свойствами, затрудняющими производство силикатных изделий, а именно быстрое схватывание-смесей (примерно 5 мин) и интенсивная гидратация извести влагой воздуха, в результате-чего имеет место быстрая потеря ее активности в период складирования и транспортировки, а также замедленное гашение пережженных частиц, которые могут вызвать, местные внутренние напряжения в уже затвердевшем материале.

Учитывая эти технологические особенности, -которыми не обладают известковое тесто и< смеси из него, а также то, что процесс гидратации в смесях с погасившейся известью происходит без резких изотермических реакций, ряд исследователей рекомендуют применять-для изготовления силикатных бетонов смесь молотой негашеной извести с известковым тестом, которое, кроме того, стоит дешевле-молотой негашеной извести.

Указаниями (Л. 16] установлено, что кипе-лочная схема производства силикатных изделий обязательно должна применяться для следующих стеновых элементов и условий их. работы:

элементов стен помещений, в которых воздух имеет влажность выше нормальной;

панелей и блоков наружных стен подвалов,, цоколей, а также для карнизных и других специальных блоков. При этом объемный вес силиката должен быть не менее 1800 кг/м3,. а марка — не ниже 250;

панелей и блоков, находящихся под усиленным атмосферным воздействием. При этом

объемный вес силиката должен быть не менее 1 900 кг/м3, а марка не ниже 300.

Силикатный бетон может изготовляться тех же марок, что и бетон на портландцементе. Нормативное сопротивление растяжению силикатного бетона марок 200—400 составляет 16—25 кГ/'см2; модуль упругости силикатных бетонов ниже, чем бетонов на портландцементе; морозостойкость — до 50 циклов.

Плотные силикатные бетоны с меньшей прочностью обладают и меньшей морозостойкостью. Для повышения морозостойкости и долговечности силикатного бетона практикуется введение в его состав портландцемента в количестве до 100 кг/м3.

При изготовлении изделий из плотного силикатного бетона установлено, что высокоактивная известь, содержащая 80—90% окиси кальция, быстро гасится, что приводит к схватыванию смеси при транспортировке ее в формы и возникновению усадочных трещин в изделиях. При применении менее активной извести, содержащей 60—70% окиси кальция, и при соотношении извести и песка 1 : 1 качество изделий улучшается; однако и при активности известково-песчаной смеси ~30% смесь получается чрезмерно жесткой. Практика показала, что при активности извести в 40—50% (частично загашенной во время транспортировки) также возможно получать изделия вполне удовлетворительного качества. Оптимальная активность известково-песчаной смеси находится в пределах 18—22%.

Оптимальное влагосодержание силикатной смеси составляет 10—.12%. Важно, чтобы температура воды для затворения силиката не превышала 20—25° С (особенно при быстро-гасящейся извести). При более высокой температуре (например, 40—50° С) наблюдались случаи гидратации и схватывания смеси до укладки ее в формы

Весовой состав смеси для силикатного бетона одного объемного веса колеблется в значительных пределах в зависимости от активности извести, крупности песка.

Отсутствие в смеси плотного силикатного бетона крупного заполнителя и высокая жесткость смесей вызывают необходимость интенсивного вибрирования отформованного изделия на вибростоле с вибропригрузом и вибро-вкладышами. Такое интенсивное уплотнение позволяет обеспечивать высокую прочность и хорошие поверхности изделий. Применявшееся некоторое время вибротрамбование силикатных изделий оказалось малоэффективным на практике.

Тепловлажностная обработка изделий из плотных силикатных бетонов производится в автоклавах при давлении 8—12 ат.

Весь цикл обработки делится на три периода: подъем температуры и давления, выдерживание при наибольшем давлении и спуск давления. Вследствие того что в автоклавах применяются значительные давления, вызывающие изменение состояния воды в изделиях, необходимо устанавливать такие режимы, при которых эти изменения происходят плавно, без нарушения структуры изделий как при повышении, так и при снижении давления. Режим тепловой обработки обычно обозначается тремя слагаемыми: 4 + 8 + 6, обозначающими последовательно число часов подъема, выдержки и спуска давления.

Исследованиями установлено, что давление 8 аг в автоклаве не обеспечивает полного использования потенциальных возможностей силикатных вяжущих — часть извести не связывается с кремнеземом. При более высоких давлениях в автоклавах прочность силикатного бетона увеличивается. Для каждого вяжущего  имеется  свое  оптимальное  давление, при котором сокращается время автоклавной обработки при высокой прочности изделий. Исследования, проведенные в ЛИСИ '[Л. 2], показали, что при одинаковом содержании извести (8%.) в смесях силикатных бетонов, но при различной тонкости измельчения песка максимальная прочность получалась при давлении 15—25 ат.

Перед запариванием в автоклавах свеже-отформованный силикатный бетон выдерживается при температуре ~ 15° С. Время выдерживания определяется для каждых материала и условий производства.

Известны примеры изготовления бесцемент- ных стеновых блоков на известково-песчаном  или известково-шлаковом и известково-золь- ном тонкоизмельченном вяжущем при естест- венном твердении и тепловлажностной обра- ботке в пропарочных камерах. По данным  ВНИИНСМ, стеновые блоки после твердения  в естественных условиях при температуре 10—  20° С в течение 4—5 суток или после про- парки при температуре выше 80° С в течение  16—24 ч имели пределы прочности при сжа-

 . тии: в блоках на известково-песчаном вяжу- щем с расходом его 250—350 кг/ж3— 15—  25 кГ/см2 (после естественного твердения) и  25—30 КГ/CAI2 (пропаренных); в блоках на  :известково-шлаковых или известково-зольных  цементах с расходом 250—350 кг/м3 — 25— '35 кГ/см2 (после естественного твердения)   и 35—50„кГ/см2 (пропаренных).

Дезинтеграторы — аппараты, состоящие из -двух вращающихся в закрытом коробе в противоположных направлениях дисков,., на которых закреплены концентрично в 2-—3 ряда .цилиндрические стальные пальцы. При вращении пальцы одного диска проходят между рядами пальцев другого.

Зерна песка, попадая в дезинтегратор, ударяются о движущиеся. с большой скоростью пальцы и, по некоторым данным, измельчаются, не истираясь, а разбиваясь, становятся угловатыми и трещиноватыми; удельная поверхность песка при этом увеличивается, поступающая в дезинтегратор известь обволакивает измельченные зерна песка.

Для приготовления силикальцита должна применяться известь первого сорта. Обычно применяется известь-пушонка. Пригодны пески любого гранулометрического состава, содержащие не менее 70% кремнезема. Обработка песка в дезинтеграторе позволяет применять влажные пески без их предварительной подсушки, а также песок, смерзшийся в комья.

Увлажнение смесей может производиться в дезинтеграторах, что упрощает технологическую линию. Вода подается или путем предварительного смачивания песка, или через форсунку — в смесь песка и извести.

Производительность дезинтеграторов зависит от количества и размеров пальцев и расстояния между ними. На тонкость помола влияет число оборотов дисков дезинтеграторов.

В дезинтеграторе приготовляется песчано-известковая смесь, имеющая удельную поверхность 350—400 см2/г.

Приготовление плотной силикальцитной смеси после обработки в дезинтеграторах без добавления воды производится в растворомешалках, в которых смесь увлажняется до 16—18%; перемешивание производится в течение 5—6. мин, после чего смесь выгружается в форму или промежуточную емкость.

Плотный силикальцит уплотняется с по

мощью вибрирования. Блоки из плотного си

ликальцита (например, для цоколей стен)

уплотняются в течение 70—75 сек на вибро

столах при амплитуде 0,4—0,5 мм и .числе

колебаний 3 000 в минуту. После уплотнения

изделия подвергаются термовлажностной об

работке в автоклавах [Л. 16, 17].

При изготовлении армосиликатных панелей установлены следующие положения по тепловлажностной обработке:

Отформованные изделия до их загрузки в автоклав выдерживаются в течение 4—8 ч. При медленно гасящейся извести или при вяжущих грубого помола срок выдержки увеличивается до 10—12 ч. При выдержке менее 4 ч изделия имеют рыхлую структуру, а при излишней длительности выдержки в изделиях появляются усадочные трещины. Изделия через 4—5 ч приобретают прочность, достаточную для их перемещения  в   автоклав.

Вследствие гашения извести силикатная смесь расширяется более, чем бетонная, поэтому жесткость форм, особенно бортов, должна быть повышенной.

В армосиликатных изделиях (отбракованных плитах), хранившихся на открытом воздухе полтора года, не обнаружено сколь-нибудь повышенной коррозии металла. Незначительная коррозия металла обнаружена только на арматуре плит, подвергавшихся непосредственному воздействию воды (верхний и нижний ряды плит в штабелях), поэтому на заводе при изготовлении плит для внутренний ограждений помещений с относительной влажностью воздуха менее 75% никаких мер по противокоррозионной защите арматуры, не  принималось  [Л.  4].

2.         На    Московском    Краснопресненском    комбинате

строительных   материалов   изготовляются   многопустотные блоки внутренних стен. Состав и показатели их приведены в табл. 4-3. На комбинате разработан и внедрен эффективный способ формования силикатных строительных элементов методом вибросилового проката [Л. 11].

По этому методу после укладки силикатной массы в форму включают вибраторы, производящие ее первичное уплотнение. Далее форма передвигается под обжимные, валки прокатного стана, где изделия, подвергаются двусторонней вибрации с одновременным обжатием, эквивалентным давлению валков 400 кГ/см2. Вибрация формы и валков осуществляется вибраторами С-485 с частотой 3 000 колебаний в минуту и амплитудой 0,6—1,3 мм.

Изделия и, в частности, внутренние стеновые панели изготовлялись из силикатной массы с активностью 6%.

Изделия, полученные методом вибросилового проката, можно запаривать в автоклаве на поддонах без   бортоснастки.

Полученные этим методом изделия имеют хороший внешний вид и показатели выше, чем при уплотнении на  виброплощадках.   Объемный  вес   материала   2 100—

2          150   кг/ж3    и    предел    прочности    при    сжатии    250—290 кГ/см\

3.         На Волгоградском комбинате силикатных стройматериалов     выпускаются     силикатные     облицовочные плиты  по  следующей  технологии:

смесь песка и извести в соотношении 1 : 1 размалывается в шаровой мельнице типа СМ-14 до удельной поверхности  4 000—4 500  см2/г;

полученное вяжущее транспортируется специально оборудованной автомашиной к приемным бункерам армоскликатного завода, сюда же из карьера подается песок, используемый в качестве заполнителя; составляющие дозируются из расчета содержания в смеси 7,5— 8% извести, 20—25% молотого и 70—75% карьерного песка;

отмеренные материалы перемешиваются в течение 2—3 мин в мешалке СМ-290 емкостью 1 500 л, затем смесь влажностью около 14% с помощью массоуклад-чика подается в формы. Тепловлажностная обработка изделий производится в автоклавах при 8 ат по режиму 4 + 8+2 ч [Л. 1].

Предел прочности выпускаемых изделий 200— 250 кГ/см2, 'морозостойкость свыше '25 циклов.

4.         На Минском комбинате крупных бетонных строи

тельных   конструкций   применяется   способ   подготовки

силикатной  массы  с применением  дезинтеграторов.

В гасительный барабан загружается 5,5 ж3 песка и

3          000   кг   молотой   известково-песчаной   смеси   из   75—80% извести, содержащей 60—65% активной СаО и 20—25% песка; гашение производится в течение 50—60 мин, в том числе 20 мин под давлением; подготовленная масса с влажностью 3—5% подается в дезинтегратор типа Д-5, имеющий 500 об/мин, в котором «разбавляется» песком до содержания активной СаО 6—7% и увлажняется до 4—5%; добавление воды до формовочной влажности смеси в 7—7,5% производится в двухвальной мешалке. Производственники считают, что более целесообразным было бы доувлажнять массу в самом дезинтеграторе при помощи форсунки.

Автоклавные силикатные изделия (блоки) из приготовленной таким образом массы имеют прочность 75—100 кГ/см2 и хороший внешний вид |Л.  15].

5. Комбинатом Луганскхимстрой совместно с НИИ строительных конструкций были разработаны и внедрены -в практику панельные конструкции из силикатного 'бетона с добавкой тайны ГЛ. 12]. Состав: песка— 82%,   глины —10%,   извести—"8%.

При изготовлении применялись: песок карьерной влажности без промывки, содержащий БЮг — 97%, глинистых и пылевидных частиц — 4%; глина, содержащая   ЭЮг — 65%,   и   известь   с   активностью   не   ниже

60%; содержание SiO2 в смеси составляло около 86%. Материалы подвергались помолу в шаровой мельнице, после чего через дозатор направлялись в лопастный смеситель, куда ленточным дозатором подавался песок.

Перемешанная и увлажненная масса далее загружалась в силос, где происходило гашение извести, после чего масса подавалась в другой лопастный смеситель, где производилось дополнительное перемешивание и доувлажнение  до   формовочной   влажности   массы.

Изделия без арматуры (блоки) формовались в течение 2 мин на виброплощадке при частоте колебаний 3 000 в минуту, амплитуде 0,3 и, а армированные— на виброформовочной установке с пригру-зом. После формовки производилась автоклавная обработка изделий под давлением 8—12 ат в зависимости от размера изделий по режиму (2—3) + (8—10) + + (2—4)   я.

Объемный вес силиката 1900 кг/м3. Марка изделия не ниже 200—250.

Коррозии арматуры по трехлетним наблюдениям не выше, чем стали в бетоне на портландцементе.

По данным «Лутанскхимстроя», стоимость изделий на 40—50%' ниже, чем железобетонных [Л. 12].

6. Исследованиями НИИ по строительству в Ро

стове-на-Дону установлено, что при изготовлении плот

ных силикатных бетонов в качестве тонкомолотых

кремнеземистых добавок могут быть использованы

не только молотый песок, но и суглинок, содержащий

свыше 63% SiO2, причем добавка суглинка обеспечи

вала более высокие прочностные показатели силикат

ного бетона. Оптимальными по расходу материалов

являются составы согласно табл. 4-4. Образцы из

силикатного бетона марки 200 при испытании на

морозостойкость после 35 циклов замораживания и

оттаивания показали хорошую его морозостойкость

[Л. 10].