Строительство

Калиев Баглан Болатулы

Кызылординский государственный университет им.Коркыт Ата магистрант 2 курса по специальности 6М072900 - Строительство

Даужанов Наби Токмырзаевич

Кызылординский государственный университет им.Коркыт Ата

к.т.н., доцент кафедры «Архитектура и строительный производства»

Перспективы совершенствования технологии пенобетона

Одним из решающих направлений повышения физико-механических показателей пенобетона кроме известного приема вводить и состав массы различные химические и армирующие добавки но нашему мнению, является необходимость использования для получения пенобетона пены с чрезвычайно микроскопическими порами и высокой кратностью.

Для наглядности микропористый пенобетон в какой-то степени можно сравнить с пенопластом. Пенопласт прежде всего за счет микроскопических пор имеет хорошие физико-технические показатели. Мы считаем, что при производстве пенобетона применение пены с микроскопическими порами и при высокой степени помола сырьевых компонентов, а также ряд других мероприятий могут приблизить показатели пенобетона к показателям пенопласта.

Прежде всего на развитие производства пенобетона существенное влияние оказало изменение концепции в строительном производстве -переход на малоэтажное строительство, сокращение объема крупнопанельного строительства, известные повышения требований к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций зданий и сооружений, переход к рыночным условиям хозяйствования и в связи с этим развитие частного предпринимательства. Можно отметить, что эти факторы создали объективные условия для развития производства пенобетона.

В настоящее время стоимость I м³ изделий из пенобетона на 30-50% ниже, чем стоимость аналогичных изделий из газобетона, а стоимость единичной мощности оборудования для пенобетона в несколько раз ниже, чем для газобетона. Набор комплекта оборудования дли пенобетона позволяет создавать мощность от 3 до 20тыс. м-¹ в год, что благоприятствует бизнесу современного начинающего предпринимателя.

Среди отмеченных недостатков физико-технических свойств пенобетона существенное место занимают высокие показатели усадки этого материала. Поэтому в данной статье приводится анализ природы усадочных явлений в производстве пенобетона и некоторые результаты работ по улучшению этих показателей.

Согласно ГОСТ 25485-89 «Бетоны ячеистые. Технические условия» усадка при высыхании неавтоклавных пенобетонов не должна превышать 3 мм/м. Такая величина влаж-ностной усадки приводит к образованию трещин. Это прежде всего касается крупноразмерных изделий, монолитных стен и покрытий. Систематические многолетние натурные обследования пенобетонов, показали, что ширина раскрытия трещин доходит до 3-5 мм.

Анализируя существующие положения, усадку в бетонах можно разделить на две составляющие: первая  - усадка,  обусловленная давлением поды в капиллярах цементного камни при w испарении, и вторая - за счет действия физико-химической контракции.

Для понимания причин усадки пеаитоклашюго пенобетона и результате происходящих физико-химических процессов целесообразно руководствоваться данными В.В. Михайлова, который предлагает разделить этот процесс на три основные стадии:

- на первой стадии клинкерные минералы после контакта с водой интенсивно диспергируются, образуя цементный гель;

- на второй стадии гель пресыщается, и в нем начинают выкристаллизовываться новообразования. При этом объем кристалловв 2,2 раза меньше объема геля. Процесс сопровождается образованием контракционных пустот (пор), а сам процесс называется контракцией;

- в теории расширяющегося цемента определяющей  является третья стадия.

Гидросульфоалю-минаты кальция как добавка-модификатор сосредоточиваются на поверхности стенок новообразований в контракционных порах.

Гидросульфоалюминаты кальция после гидролиза интенсивно гидратируют с образованием игольчатых кристаллов, наиболее характерным из которых является эттрингит. Сосредоточение игольчатых кристаллов, заполнивших контракционные поры, сопротивляется усадке цементного камня в момент перехода его из пластичного в упругое состояние. 

Отношение BfX	Отношение П/Ц (песок-цемент)	Расход пенообразователя, л/мЗ	Плотность сухого бетона, кг/м3	Прочность после 28 сут, МПа	Добавка, %	· Усадка · мм/м
Контрольный пенобетон
0,3	0,25	1,4	692	2	0	2,2
0,35	0,25	1,3	706	2,56	0	2,4
0,35	0,25	1,3	735	2,43	0	2,5
0,36	0,25	1,3	709	2,3	0	2,5
Пенобетон с добавкой «Алак»
0,3	0,25	1,4	680	1,8	0	2,2
0,35	0,25	1,3	672	2,1	3	1,95
0,35	0,25	1,3	765	2	6	1,32
0,35	0,25	1,3	740	2,2	10	1,1

Убедительные данные и поддержку контракционной теории малоусадочного пенобетона получены при помощи электронно-микроскопического анализа (ЭМА). Исследования проводили на растровом электронном микроскопе «JSM - 35cF» фирмы «Джеол» (Япония). Параметры съемки: ускоряющее напряжение HV=l5 кВ, расстояние от образца до детектора WD - 15 мм, диафрагма = 2, экспонирование образца = 100 с. Поверхность скола образца напылялась медью ВУП-1 в вакууме 1,10 мм рт. ст. Затем образец визуально просматривался при различных увеличениях в интервале 250-10000 раз, типичные и характерные участки фотографировались.

В качестве объекта исследований использован неавтоклавный пенобетон с сульфоалюминатной добавкой типа «Алак».

В первые 15 мин гидратации наблюдается образование мелкодисперсных фаз. Появились первые «реснички» этгрингита на добавке.

Далее эттрингит заметно растет на добавке. Мелкодисперсная фаза увеличивается. В концентрированных местах скопление эттрингита образует конгломерат с соединениями С4АН13.

После 60 мин эттрингит увеличивается в размерах до 3-4 мкм. Видоизменяется поверхность клинкера. Наблюдается резорбция кварца. В растворе много мелкодисперсной фазы.

На 7-е сутки гидратации увеличиваются гидросульфоалюминаты кальция всех типов. Наблюдаются переплетение кристаллов эттрингита и других алюмосиликатов. Алит гидратирован почти полностью. Видно, что контракционные поры почти полностью заполнены игольчатыми кристаллами, которые в начальные сроки твердения частично компенсируют усадку цементного камня. Проведенные исследования и выработанная гипотеза позволили осуществить технологический эксперимент. Неавтоклавный пенобетон был Изготовлен из цемента марки ПЦ-5Л0 DO, пескя речного мытого с модулем крупности Мк=1,1. пенообразователя «Пеностром-М». В качестве добавки модификатора использовали модификатор «Алак» и сульфоалюминатный цемент. В цементе меняли соотношение оксида алюминия и сульфат-иона. Рабочая плотность пенобетона - 700 кг/м3. Суммарное количество добавки составляет от 3 до 10% от массы цемента. Результаты экспериментов представлены в форме технологических номограмм.

Технологические номограммы зависимости времени конца твердения цементных паст от содержания смеси активного оксида алюминия и сульфат-иона. Естественно предположить, что добавка сульфо-алюминатного типа в составе сырьевой смеси проявится как регулятор (ускоритель) твердения, так и в качестве компенсатора усадки пенобетона. что и подтвердили эксперименты. Прямые лабораторные и поисковые определения усадки пенобетона, выполненные по стандартным методикам, приведены в таблице.

Предельное количество модификатора, вводимого в состав пенобетонной смеси, соответствует расчетному объему контракционных пор, то есть 6- 10% от объема бетона.

В Республике Казахстан есть цементные заводы, выпускающие цементы, которые пригодны для производства малоусадочного бетона без использования добавок. Приведенные данные не исчерпывают всех инженерных способов компенсации усадки, а показывают наиболее реальное техническое направление, пригодное для масштабного использования в стройиндустрии Республики Казахстан.

Список использованной литературы

1 Круглицкий Н.Н. Основы физико-химической механики. Ч. 3 – Киев: Вища школа, 1977. – 136 с.

2 Лотов В.А., Кривенкова Е.В. Кинетика процесса формирования пористой структуры пеностекла // Стекло и керамика.- 2002.- №3.- С. 14-17.

3 Лотов В.А. Контроль процесса формирования структуры пористых материалов // Строительные материалы.- 2000.- №9.- С.26-28.

4 Широкородюк, В. К. Оптимизация технологических параметров получения неавтоклавного пенобетона / В. К. Широкородюк, Е. А. Дмитриев, С. А. Абрамов // Проектирование, строительство и техническая эксплуатация зданий и сооружений агропромышленного комплекса Кубани. Труды. – Краснодар : КубГАУ, 1999. – Выпуск 369 (397). – С. 83–86.