Строительство

Методологическое обеспечение технологии вибровспучивания ячеистых бетонов

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Газобетон и газосиликат относятся к числу наиболее эффективных и перспективных материалов для индустриального строительства. Однако существующая технология получения крупноразмерных газобетонных и газосиликатных изделий нуждается в серьезном усовершенствовании, так как период, протекающий от заливки массы в формы до момента, когда можно приступить к срезыванию «горбушки» и к разрезке изделий обычно длится долго (не менее 4 - 5 часов), что не дает возможности осуществить поточное, конвейерное производство и затрудняет применение автоматического управления технологическим процессом.

Для совершенствования технологии газобетона и газосиликата и одновременного улучшения качества изделий предлагается применять так называемый метод вибровспучивания.

Сущность этого нового метода заключается в том, что газобетонная или газосиликатная смесь, в которую введено меньшее количество воды, чем обычно, и к которой добавлены поверхностно-активные вещества, подвергается кратковременному вибрированию. При этом резко ускоряется процесс вспучивания — он заканчивается в среднем через 40 — 160 сек. вместо обычных 10 — 50 минут.

Благодаря уменьшению исходной дозировки воды и применению поверхностно-активных добавок структурная прочность массы после прекращения вибрирования очень быстро нарастает. Поэтому оказывается возможным во много раз сократить время выдерживания изделий до тепловой обработки.

Так как вибровспученные изделия, не нуждаясь в длительном выдерживании до распалубки, сохраняют к началу тепловой обработки температуру равную примерно 65 — 70°С и так как они обладают повышенной прочностью структуры, то запаривание в автоклавах можно производить по сокращенному режиму. Усадочные деформации уменьшаются (по сравнению с обычно изготовляемыми газобетонами и газосиликатами) в значительной мере потому, что исходное количество воды снижено.

Уменьшается размер пор и становится более равномерным их распределение. Возрастает морозостойкость. Повышается коэффициент конструктивного качества. В общем значительно интенсифицируется технологический процесс, возникает возможность его автоматизации и одновременно существенно улучшается качество изделий [1,2].

Общетеоретические положения метода вибровспучивания основываются главным образом на исследованиях Н.А.Попова и Е.Л.Ерофееной, показавших, что реологические характеристики ячеистых бетонов во многом сказываются на их технических свойствах [3], на трудах П.А.Ребиндера и Н.В.Михайлова по ряду вопросов физико-химической механики [4,5], а также на работах М.И.Хигеровича и X.М.Лейбович по установлению влияния поверхностно-активных добавок и вибрирования на содержание воздуха в растворных и бетонных смесях [6].

Следует отметить, что метод вибрирования вообще применялся в технологии газобетонных изделий (например, К.Э.Горяйновым, М.Г.Давидсоном, Е.Г.Григорьевым и В.П.Куприяновым), но не в процессе вспучивания, а исключительно при укладке уже вспученной массы в формы для её уплотнения, т. е. для устранения «горбушки» и повышения прочности изделий [7].

Наши исследования по вибровспучиванию широко проводятся как на цементном, так и на известково-песчаном вяжущем [8].

Метод вибровспучивания проверен с положительным результатом в опытно-производственных условиях на Бутовском и Люберецком силикатных заводах (газосиликат) и на заводе сборного железобетона в г. Ижевске (газобетон) и внедряется в практику. Этот метод заложен в проекты реконструкции Люберецкого и Калининского заводов силикатного кирпича. Запроектирован передвижной завод вибровспученного газобетона.

В связи с этим промышленные предприятия и проектные организации нуждаются в уточнении ряда вопросов, связанных с производством вибровспученных изделий. Ниже приводятся практические рекомендации по наиболее важным вопросам технологии.

1. Методом вибровспучивания могут изготавливаться как теплоизоляционные изделия с объемным весом 250 — 500 кг/м3), так и конструктивные с объемным весом 650 — 1200 кг/м3. При этом используются те же исходные материалы и то же оборудование, что и при производстве газобетонных и газосиликатных изделий обычным способом. Добавочно требуется лишь вибрационное оборудование.

Вибровспученный ячеистый бетон приготовляют путем тщательного смешения (желательно в быстроходных вертикальных бетономешалках) вяжущего (извести-кипелки и цемента) с молотым песком (или другим тонкодисперсным минеральным материалом), порообразователем, водой, а иногда со специально вводимыми поверхностно-активными добавками. Вспучивание смеси производится при применении вибрирования.

Метод вибровспучивания пластично-вязких масс вообще имеет достаточно универсальный характер и может применяться при получении пористых изделий не только из цемента и из вести, но также из трепелов, глин (в том числе и при повышенных температурах), из гипса, магнезиальных, шлаковых, зольных и др. неорганических и органических материалов. Во всех случаях вибровспучивание содействует уменьшению предельного напряжения сдвига и снижению количества задельной жидкости, благодаря чему возможны интенсификация технологического процесса, сокращение усадки и улучшение качества изделий.

2. Помолу подвергаются следующие компоненты: комовая негашеная известь, кварцевый песок и гипс. В зависимости от принятой технологической схемы производства помол извести и песка производится либо совместно, либо раздельно. Предпочтителен совместный помол песка, имеющего карьерную влажность, и комовой извести в соотношении от 0.2 : 1  до  1 : 1 (по весу). Удельная поверхность смеси 5000 — 6000 см2/г (по прибору ПСХ-2). Остальное количество песка, требующееся дли получения ячеистой массы, подвергается измельчению до удельной поверхности 2000 — 2500 см2/г.

3. Для производства газосиликата и газобетона принимаются ориентировочные составы, приведенные в табл. 1.

Приведенные в табл. 1 составы газосиликата и газобетона должны корректироваться в зависимости от конкретных условий производства. Возможна замена извести в составе газобетона едким натрием или калием из расчета 0.6 — 0.9%, от веса цемента.

4. Вода вводится в смесь, предназначенную для изготовления газобетона, в количестве 30 — 50%, от веса сухих компонентов, при этом количество воды затворения при вибровспучивании должно быть на 15 — 30% меньшим, чем при изготовлении идентичных изделий по обычной технологии.

Таблица 1

Ориентировочные составы газосиликата и газобетона, изготовляемых методом вибровспучивания

Примечание: Смешанным называется цементно-известковое вяжущее, в котором дозировка извести и цемента принимается примерно в равных весовых соотношениях.

5. Применяемые при производстве вибровспученных газобетонов и газосиликатов пластифицирующие и гидрофобизующие поверхностно-активные добавки вводятся в следующих дозировках:

            сульфитно-спиртовая барда в количестве 0.1 — 0.15% от веса сухих материалов;

            мылонафт — в количестве 0.07 — 0.12%;

            смесь мылонафта и сульфитно-спиртовой барды в количестве соответственно 0.07% + 0.1% соответственно.

Могут применяться три способа введения пластифицирующих поверхностно-активных добавок:

            а) в мельницу при помоле песка для интенсификации процесса помола;

            б) в бачок при приготовлении алюминиево-водной суспензии с целью придания непрокаленной алюминиевой пудре гидрофильных свойств;

            в) с водой затворения непосредственно в газобетономешалку;

Во всех случаях применяется 5% водный раствор поверхностно-активного вещества.

6. Ячеистая смесь для производства вибровспученных газобетонов приготавливается в однобарабанных газобетономемешалках предпочтительно с числом оборотов в минуту не менее 90 — 120. Сивные краны мешалки должны позволять разливать по формам ячеистую смесь повышенной вязкости.

Подогревом воды затворения или песчаного шлама должна обеспечиваться температура ячеистого раствора в момент заливки в формы в пределах 38 — 42°С.

7. Виброплощадки, применяемые для вибровспучивания, должны иметь амплитуду колебаний в пределах 0.25 — 0.33 мм при частоте вибрации 2850 — 3000 кол/мин и 0.16 — 0.2 мм при частоте вибрации 6000 кол/мин и обеспечивать равномерное распределение амплитуды по всей длине и ширине стола виброплощадки. Повышение частоты вибрации улучшает качество готовых изделий.

Конструкция и регулирование виброплощадки должны обеспечивать стабильный режим ее работы. Нельзя применять виброплощадки, входящие в режим биения (как в процессе их работы, так и в период остановки).

Должна обеспечиваться герметичность форм проклейкой их плотной бумагой (например, бумагой от цементных мешков), посредством солидола или жидкого стекла, установкой термостойких упругих прокладок, а также замазыванием цементным или гипсовым раствором.

По окончании заливки смеси в форму виброплощадка должна включаться на 5 — 7 сек. для равномерного распределения раствора в форме. Начало вибрирования смеси должно совпадать с началом активного газовыделения, что определяется визуально по образованию горбушки и наступает обычно через 30 — 150 сек. с момента заливки смеси в форму (в зависимости от вида вяжущего, скорости гашения извести-кипелки, температуры помещения и др. условий). Смесь следует вибрировать до окончания процесса вспучивания, что совпадает с полным заполнением формы ячеистой массой. Практически длительность вибрирования должна составлять 40 — 160 сек.

Формы с вибровспученной ячеистой массой могут без специального выдерживания (обычно применяемого для «вызревания») направляться на автоклавную обработку через 10 — 25 мин. (газосиликат) или через 20 — 40 мин. (газобетон), считая с момента окончания перемешивания ячеистой смеси в газобетономешалке.

10. Автоклавная обработка производится при давлении насыщенного пара 8 — 12 ати. Ориентировочные циклы автоклавной обработки вибровспученных ячеистых бетонов при давлении пара 8 ати, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Ориентировочные режимы автоклавной обработки вибровспученных изделий при давлении пара 8 ати

Литература.

1. Хигерович М.И., Меркин А.П. Интенсификация изготовления ячеистых бетонов путем применения вибрирования. МИСИ, М., 1961.

2. Хигерович М.И., Левин С.Н., Меркин А.П. Изготовление силикатных газобетонных изделий методом вибровспучивания. //Строительные материалы, 1961, № 9.//

3. Ерофеева Е.А. Экспериментальные исследования возможности регулирования свойств газобетона. Диссертация. М, 1955.

4. Попов Н.А. Применение гидрофобизующих добавок и вибродомола цемента для повышения эффективности легких бетонов и строительных растворов. Ст. в сб. № 15 (Труды кафедры строительных материалов). МИСИ, М., 1957.

5. Ребиндер П.А. Физико-химические представления о механизме схватывания и твердения минеральных вяжущих веществ. Труды совещания по химии цемента. Промстройиздат, М., 19"56.

6. Михайлов Н.В. Основные принципы новой технологии бетона и железобетона. Госстройиздат, М, 1961.

7. Хигерович М.И., Лейбович X.М. О влиянии добавок поверхностно-активных веществ на содержание воздуха в растворных и бетонных смесях. Информ. сообщения НИИЦемента, изд. НИИЦемента, М., 1954, вып. 20.

8. Хигерович М.И. Гидрофибный цемент и гидрофобнопластифицирующие добавки. Промстройиздат, М., 1957.

9. Дэвидсон М.Г., Горяйнои К.Э., Григорьев Е.Г. Вибрироваииыи газобетон Бюллетень технической информации (по строительству) Главленинградстроя. 1959, № 1.

10. Горяйнов К.Э., Давидсон М.Г., Григорьев Е. Г., Куприянов В. П. Авторское свидетельство № 109741.

11. Левин С.Н., Меркин А.П. Новая технология изготовления конструкций и деталей из газосиликата. Промышленность строительных материалов Москвы, 1961. № 10.