3. Теоретические основы производства.

Ячеистый бетон – это особо мелкий бетон с большим количеством (до 85% от общего объема бетона) мелких и средних воздушных ячеек размером 1-1,5 мм. Пористость ячеистым бетоном придается:

а) механическим путем, когда тесто, состоящее из вяжущего и воды, часто с добавкой мелкого песка, смешивают с отдельно приготовленной пеной, при отвердении получается пористый материал, называемый пенобетоном;

б) химическим путем, когда в вяжущее вводят специальные газообразующие добавки; в результате в тесте вяжущего вещества происходит реакция газообразования, оно вспучивается и становится пористыми.

Ячеистые бетоны по плотности и назначению делят на теплоизоляционные с плотностью 300-600 кг/м³ и прочностью 0,4-1,2 МПа и конструктивные с плотностью 600-1200 кг/м³ (чаще всего около 800 кг/м³) и прочностью 2,5-15 МПа.

Автоклавные ячеистые бетоны изготавливают из следующих смесей:

а) цемент с кварцевым песком, при этом часть песка обычно размалывают;

б) молотой негашеной извести с кварцевым частично измельченным песком – такие бетоны называют пеносиликатами или газосиликатами;

в) цемента, извести и песка в различных соотношениях.

Для ячеистых бетонов неавтоклавного твердения применяют цементы не менее М400. Применять пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент, отличающихся замедленным сроком схватыванием, без опытной проверки не рекомендуется.

Для автоклавного ячеистого бетона наиболее целесообразно использовать портландцемент совместно с известью кипелкой (смешенное вяжущее) в отношении 1:1 по массе. Для приготовления ячеистых бетонов применяют известь с содержанием активной CaO не менее 70%, MgO не более 5%, высокоэкзотермическую с температурой гашения около 85 ⁰С. Удельная поверхность молотой извести – кипелки должна быть не менее 3500-4000 см²/гр [2,4].

В качестве кремнеземистого компонента рекомендуется применять тонкомолотые кварцевые пески, содержащие не менее 90% кремнезема, не более 56% глины и 0,5% слюды. Песок в зависимости от плотности ячеистого бетона должен иметь удельную поверхность 1200-2000 см²/гр.

Другие кремнеземистые алюмосиликаты и кальциево- алюмосиликатные компоненты (трепел, трассы, опока и др.), характеризующиеся повышенной водопотребностью, для таких бетонов почти не используют.

Для образования ячеистой структуры бетона применяют пенообразователи и газообразователи. В качестве пенообразователей используют несколько видов поверхностно-активных веществ (ПАВ), способствующих получению устойчивых пен. В качестве химических газообразователей используется алюминиевая пудра и техническая перекись водорода (пергидроль). Алюминиевая пудра (ПАК-3) в результате реакции с гидрооксидом кальция способствует выделению большого количества молекулярного водорода.

3Ca(OH)₂ +2Al+6H₂ O=3CaO*Al₂ O₃ *6H₂ O+3H₂

Выделяемый водород частично теряется при перемещении компонентов газобетона (вяжущего, заполнителя), но большая его часть (до 70…85%), расширяясь, вспучивает цементное тесто.

Пергидроль легко разлагается в щелочной среде с образованием молекулярного кислорода: 2H₂ O₂ =2H₂ O+O₂ .

Исследования показали положительное влияние на образование макроструктуры ячеистых бетонов совместного применения пергидроля и хлористой извести [2].

При определении состава ячеистого бетона необходимо обеспечить заданную плотность и его наибольшую прочность при минимальных расходах порообразователя и вяжущего вещества. При этом структура ячеистого бетона должна характеризоваться равномерно распределенными мелкими порами правильной шаровидной формы [3].

Для того чтобы обеспечить повышенную устойчивость поризованной массы на стадиях формования изделий и набора структурной прочности, а также для создания большего объема цементирующих новообразований при твердении, технологии теплоизоляционных ячеистых бетонов используют тонкодисперсные композиции. Тонкому измельчению подвергаются кремнеземистый компонент и известь. Алюминиевая пудра, как правило, помолу не подвергается, так как она уже имеет достаточно высокую удельную поверхность [4].

На практике применяют два способа подготовки сырьевых материалов мокрый помол основной массы кремнеземистого компонента и сухой помол известково-песчаного вяжущего (при соотношении известь : песок, равном 1:2). Содержание воды в песчаном шламе поддерживаю на уровне, обеспечивающем хорошую его текучесть (плотность шлама около 1,6г/см³ ). После помола основные компоненты сырьевой смеси характеризоваться следующей дисперсностью: кремнеземистый компонент – не менее 1500…2000 см² /г; известь – 4500…5000 см² /г; цемент – 3000…4000 см² /г [5].

Как при мокром, так и при сухом помоле, с целью активизации алюминиевой пудры и лучшего перемешивания и измельчения компонентов, а так же предотвращения агрегирования частиц вводят ПАВ. Дозировка ПАВ 0,1…0,25% от массы сухих компонентов [3].

Быстрая укладка смеси в металлические формы приводят к тому, что процесс газообразования происходит в основном в период пребывания смеси в этих формах и продолжается примерно 15…20 мин. Важно, чтобы к моменту завершения процесса выделения водорода бетонная смесь загустела и смогла зафиксировать ячеистую структуру матричной части бетона [2].