1.2 Пенобетон

Пенообразование – способ, применяемый для увеличения пористости за счет введения в формовочную массу заранее приготовленной мены в виде замкнутых мельчайших пленочных сферических оболочек, которые наполнены воздухом. Ячеистая структура закрепляется в процессе отвердения. Пену получают с помощью пенообразователей. В основе лежит способность поверхностно-активных веществ сорбироваться на поверхности раздела жидкость-воздух и резко снижать поверхностное натяжение на границе раздела. При растворении в воде ПАВ вследствие полярности молекул ориентированно адсорбируются на поверхности раздела фаз, повышая вязкость и механическую прочность поверхностных слоев и пленок. Такие пены относятся к двухфазным и называются пустыми или «чистыми». Их смешивают со строительными растворами, в результате чего и получают пеноматериал [21]. С увеличением воздушных пор утолщаются перегородки. В результате снижается их устойчивость: происходит истечение жидкости из разделяющей пузырьки пленки – синерезис пены. Развитие этого процесса приводит к разрушению пены. Для замедления или ликвидации синерезиса в пены вводят различные стабилизаторы.

Пенообразователи, применяемые в производстве теплоизоляционных материалов должны обладать рядом специфических свойств: ПАВ – должно при небольших концентрациях резко снижать поверхностное натяжение на поверхности раздела фаз вода-воздух; сохранять пеностойкость в водных вытяжках вяжущего и в условиях активной минерализации; не вызывать заметного удлинения сроков твердения или полимеризации, а также снижения прочности минеральных и полимерных изделий [21].

Кроме того, пенообразователь должен характеризоваться постоянством состава и свойств и не изменяться при транспортировании и хранении, должен быть недефицитным и дешевым, не иметь неприятного запаха и не быть токсичным. В качестве пенообразователя используют больше синтетические поверхностно-активные вещества – продукты нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Как правило, это вещества анионактивного класса, применяемые в производстве моющих средств. К ним относятся: сульфанолы, вещество «Прогресс», пенообразователь ПО-1 и др. модификации. Пенообразующая способность катионовых и неионогенных ПАВ, как правило, ниже, чем у анионактивных.

Получаемая способом пенообразования ячеистая структура характеризуется высокой замкнутостью пор, плотной и гладкой их внутренней поверхностью, равномерной пористостью по объему материала, примерно одинаковой по сечению толщиной межпоровых перегородок.

Традиционный способ пенообразования в производстве теплоизоляционных материалов – трехстадийный – и включает следующие этапы: приготовление из водных растворов ПАВ устойчивых технических пен («чистых» пен); приготовление жидкотекучих минеральных композиций, образующих твердую фазу (остов) теплоизоляционного материала; смешивание пены и композиции до получения пеномассы заданной пористости. Из готовой пеномассы формуют изделия.

Получать пены, как и другие дисперсные системы, можно двумя способами: диспергационным и конденсационным. При диспергационном способе пена образуется в результате интенсивного совместного диспергирования пенообразующего раствора и воздуха. Технологически это осуществляется при прохождении струи газа через слой жидкости; при действии движущихся устройств на жидкость в атмосфере газа или при действии движущейся жидкости на преграду; при эжектировании воздуха движущейся струей раствора (в пеногенераторах).

Конденсационный способ образования пен основан на изменении параметров физического состояния системы, приводящих к пересыщению раствора газом. К этому же способу относится образование пен в результате химических реакций и микробиологических процессов, сопровождающихся выделением газообразных продуктов. Это происходит при создании пониженного давления в аппаратах с раствором, при повышении температуры раствора (при выпаривании, дистилляции), при введении в раствор веществ уменьшающих растворимость газов. Этот способ используют при получении пены для приготовления вспененных масс.