1.4 Сырьевые материалы для производства ячеистых бетонов
Сырьевыми материалами для производства ячеистых бетонов являются вяжущее, кремнеземистый компонент (заполнитель), добавка и порообразователь.
Для ячеистых бетонов применяют следующие виды вяжущих веществ:
1) портландцемент – по ГОСТ 10178 (не содержащий добавок трепела, глиежа, трассов, глинита, опоки, пеплов), содержащий трехкальциевый алюминат (С3А) не более 6 % для изготовления крупноразмерных конструкций на цементном или смешанном вяжущем;
2) известь негашеная кальциевая – по ГОСТ 9179, быстро- и среднегасящаяся, имеющая скорость гашения 5 – 25 мин и содержащая активные СаО + MgO более 70 %, «пережога» менее 2 %;
3) шлак доменный гранулированный – по ГОСТ 3476;
4) зола высокоосновная – по ОСТ 21-60, содержащая СаО не менее 40 %, в том числе свободную СаО не менее 16 %, SO3 – не более 6 % и R2О – не более 3,5 %.
Для ячеистых бетонов могут применяться следующие кремнеземистые компоненты:
1) песок – по ГОСТ 8736, содержащий SiO2 (общий) не менее 90 % или кварца не менее 75 %, слюды не более 0,5 %, илистых и глинистых примесей не более 3 %;
2) зола-унос ТЭС – по ОСТ 21-60, содержащая SiO2 не менее 45 %, СаО – не более 10 %, R2O – не более 3 %, SO3 – не более 3 %;
3) продукты обогащения руд, содержащие SiO2 не менее 60 %.
Удельную поверхность применяемых материалов принимают по технологической документации в зависимости от требуемой средней плотности, тепловлажностной обработки и размеров конструкции.
Допускается применять другие материалы, обеспечивающие получение ячеистого бетона, отвечающего заданным физико-техническим характеристикам, установленным стандартом.
Для ячеистых бетонов применяются следующие порообразователи:
1) газообразователь – алюминиевая пудра марок ПАП-1 и ПАП-2 – по ГОСТ 5494;
2) пенообразователь на основе:
- костного клея – по ГОСТ 2067;
- мездрового клея – по ГОСТ 3252;
- сосновой канифоли – по ГОСТ 19113;
- едкого технического натра – по ГОСТ 2263;
- скрубберной пасты – по ТУ 38-107101 и другие пенообразователи.
Регуляторы структурообразования, нарастания пластической прочности, ускорители твердения и пластифицирующие добавки для ячеистых бетонов:
1) камень гипсовый и гипсоангидритовый – по ГОСТ 4013;
2) калий углекислый – по ГОСТ 4221;
3) кальцинированная техническая сода – по ГОСТ 5100;
4) стекло жидкое натриевое – по ГОСТ 13078;
5) триэтаноламин – по ТУ 6-09-2448;
6) тринатрийфосфат – по ГОСТ 201;
7) суперпластификатор С-3 – по ТУ 6-14-625;
8) натр едкий технический – по ГОСТ 2263;
9) карбоксилметилцеллюлоза – по ОСТ 6-05-386;
10) сульфат натрия кристаллизационный – по ГОСТ 21458 и другие добавки.
Вода для приготовления ячеистых бетонов должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732.
1.4 Технология производства ячеистобетонных изделий
1.4.1 Технология производства пенобетона
Пенобетон создается путем равномерного распределения пузырьков воздуха по всей массе бетона. В отличие от газобетона пенобетон получается не при помощи химических реакций, а при помощи механического перемешивания предварительно приготовленной пены с бетонной смесью. Пену получают энергичным взбиванием водного раствора поверхностно-активных веществ, понижающих поверхностное натяжение воды.
Производство неавтоклавного пенобетона отличается простотой оборудования и позволяет осуществлять технологический процесс в полигонных и заводских условиях. Кроме простоты производства, пенобетон обладает и множеством других положительных качеств. Например, в процессе его производства, легко удается придать этому материалу требуемую плотность путем изменения подачи количества пенообразователя. В результате возможно получение изделий плотностью от 200 кг/м3 до 1200 кг/м3.
Технологическая линия производства пенобетона состоит из следующих основных переделов:
- приготовление пенообразующего состава;
- взбивание пены (пенообразование);
- приготовление цементного теста или раствора;
- приготовление пенобетонной массы смешиванием пены с цементным тестом или раствором;
- заполнение форм;
- твердение изделий.
В качестве основных материалов в производстве применяются портландцемент и пенообразователи. Для изготовления неавтоклавного пенобетона применяют портландцемент или пуццолановый портландцемент марки не ниже М400. Использование портландцемента меньшей активности нежелательно, так как в этом случае может быть получен пенобетон пониженной прочности.
В качестве заполнителя в большинстве случаев используется песок. Модуль крупности песка должен быть не более 2. Песок не должен содержать глинистых примесей более 3 % от массы. Также в качестве заполнителя могут использоваться различные отходы производств – зола-унос ТЭС, известняковая мука, доломитовая мука и т.п. В качестве пенообразующих веществ применяются клееканифольная эмульсия, алюмосульфонафтеновая эмульсия.
Процесс приготовления пены, цементного теста или раствора и смешение пены с цементным тестом или раствором происходят в пенобетоносмесителях. Существуют различные типы пенобетоносмесителей, состоящие из двух или трех барабанов. Наибольшее распространение получили трехбарабанные пенобетоносмесители.
Ниже приведены наиболее распространенные схемы производства пенобетонных смесей.
1) Классическая схема
Сущность способа заключается в смешении пены с растворной смесью. Концентрат пенообразователя и часть воды дозируют по объему, затем их смешивают с получением рабочего раствора пенообразователя, который поступает в пеногенератор для получения пены. Вторую часть воды дозируют по объему, цемент и песок – по массе и из них изготавливают растворную смесь. В пенобетоносмеситель подается пена из пеногенератора и растворная смесь. Пенобетонная смесь, приготовленная в пенобетоносмесителе, насосом транспортируется к месту укладки в формы или монолитную конструкцию.
2) Пенобаротехнология
Сущность способа заключается в поризации под избыточным давлением смеси всех сырьевых компонентов. Концентрат пенообразователя и воду дозируют по объему, цемент и песок – по массе. Все компоненты подают в пенобаробетоносмеситель, куда компрессором нагнетается воздух, создавая внутри давление. Пенобетонная смесь, полученная в пенобаробетоносмесителе, под давлением транспортируется из смесителя к месту укладки в формы или монолитную конструкцию, где в результате перепада давлений происходит вспучивание.
Для твердения пенобетона достаточно пропаривания изделий в камерах при атмосферном давлении (в отличие от газобетона, где пропарка проходит в дорогостоящих и энергоемких автоклавных камерах под высоким давлением и высокой температурой).
Также не исключается вариант естественного твердения, но при этом уменьшается оборачиваемость форм в сутки, обычно в два раза. Пенобетон естественного твердения обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. К недостаткам следует отнести, кроме малой прочности, высокий удельный расход портландцемента; значительную усадку изделий, вызывающую образование трещин; значительное время вызревания (твердения) изделий и, соответственно, длительность процесса производства.
Расход пенообразователя определяется требуемой плотностью пенобетона и колеблется в пределах 0,5 – 1,2 л/м3.
Технология позволяет изготавливать конструкционно-теплоизоляционные изделия плотностью 500 – 1200 кг/м3 и теплоизоляционные изделия плотностью менее 500 кг/м3.
Рисунок 1 – Технологическая схема производства пенобетонных изделий