Строительство и архитектура /4

Строительство и архитектура /4. Современные строительные материалы

Мирюк О.А. , д.т.н.

Рудненский индустриальный институт, Казахстан

Способы приготовления поризованных композиций

Современная технология пенобетона предусматривает три основных способа приготовления пенобетонной смеси [1]:

– традиционный (трехстадийный) – предполагает раздельное приготовление растворной смеси (вяжущее, кремнеземистый компонент, вода) и пены, последующее перемешивание этих компонентов в специальном смесителе;

– метод сухой минерализации пены (двухстадийный) – предлагает постепенное введение сухой смеси (вяжущее вещество и кремнеземистый компонент) в предварительно подготовленную стабильную пену; требует непрерывного перемешивания компонентов;

– метод вспенивания (одностадийный) – предполагает интенсивное одновременное перемешивание всех компонентов (вяжущее вещество, кремнеземистый компонент, вода, пенообразователь) до получения пенобетонной смеси.

Исследовано влияние известных способов на свойства пеномасс и ячеистых бетонов на основе различных вяжущих: портландцемент, магнезиальное вяжущее, щелочесиликатное вяжущее. Для затворения порошков использовали соответствующую жидкость: вода для портландцемента; раствор хлорида магния плотностью 1200 кг/м³ для магнезиального вяжущего; раствор жидкого стекла плотностью 1250 кг/м³ для тонкомолотого шлака.

В качестве пенообразователя использованы предварительно подобранные пеноконцентраты, обеспечивающий требуемую вспениваемость формовочной массы (таблицы 1 и 2). Пеномассы из портландцемента и каустического магнезита готовили с использованием протеинового пенообразователя Унипор, для поризации жидкостекольной композиции вводили синтетический пенообразователь Fairy.

Таблица 1 – Влияние способа приготовления на состояние пеномассы

Вяжущее	Жидкое : твердое	Способ приготовления	Диаметр расплыва, мм
Вяжущее	Жидкое : твердое	Способ приготовления	Диаметр расплыва, мм
Портландцемент	0,65	традиционный	125
		метод сухой минерализации пены	148
		вспенивание	160
Магнезиальное вяжущее	1,20	традиционный	115
		метод сухой минерализации пены	130
		вспенивание	150
Шлак молотый	0,55	традиционный	137
		метод сухой минерализации пены	155
		вспенивание	185

Таблица 2 – Влияние способа приготовления на свойства пеномассы и бетона

Вяжущее	Способ приготовления	Объем пеномассы (для вида вяжущего), %	Средняя плотность пенобетона, кг/м³	Предел прочности при сжатии, МПа, к 28 сут
Портландцемент	традиционный	100	345	1,1
	метод сухой минерализации пены	93	402	1,5
	вспенивание	90	465	2,3
Магнезиальное вяжущее	традиционный	100	370	2,8
	метод сухой минерализации пены	95	410	3,7
	вспенивание	63	585	7,5
Шлак молотый	традиционный	100	440	1,9
	метод сухой минерализации пены	112	480	2,7
	вспенивание	50	700	4,8

Во всех способах подготовку пены осуществляли на миксере. Для вспенивания суспензий принимали повышенную скорость вращения вала (900 об/мин). Метод сухой минерализации осуществляли путем опудривания порошком перемешиваемой пены. Во всех случаях кратность пены для этого метода невысокой и достигала значений 2 – 6.

Сравнительный анализ полученных сведений о пеноматериалах различного состава и способа приготовления позволяет отметить следующее. Магнезиальная масса отличается высокой потребностью в жидкой фазе, при этом характеризуется наименьшей подвижностью. Для всех вяжущих проявляется тенденция сокращение выхода пеномассы при переходе от трехстадийного способа к двухстадийному и особенно к одностадийному методу. Как следствие, пеномассы, приготовленные методом вспенивания, отличаются повышенной плотностью. Метод сухой минерализации пены порошком магнезиального вяжущего при реализации сопровождался комкованием частиц порошка, что обусловило формирование крупнопористой рыхлой структуры.

Повышенные значения плотности магнезиального и щелочесиликатного пенобетонов обусловлены использование более плотных жидкостей затворения, для повышения пористости которых требуется повышенное количество пенообразующего компонента и более энергичное смешивание материалов.

Структура пенобетонов весьма чувствительна к способу приготовления пеномассы (рисунки 1, 2 и 3). Отмечается повышенная крупность пор в пенобетонах сухой минерализации. Вспенивание суспензии обеспечивает особенно для магнезиального пенобетона мельчайшие ячейки.

Сопоставление прочностных характеристик пенобетонов различного состава и способа приготовления свидетельствует о наибольшей прочности магнезиальных материалов и сопоставимых с портландцементной (портландцемент М400) прочности бесцементных композиций на основе шлака. Это подтверждает целесообразность изготовления ячеистых материалов пониженной плотности из бесцементных материалов. Создание поризованных материалов на сульфомагнезиальной и щелочесиликатной матриц должно обеспечить наноармирование ячеистого бетона кристаллогидратами [2]:, упрочняющими структуру поризованного камня (рисунок 4 и рисунок 5).

$C:\Users\Elena\Desktop\в работу\28.10\28.10.2013 образец3.2 (2).jpg$ $C:\Users\Elena\Desktop\в работу\28.10\28.10.2013 образец3.3 (2).jpg$ $C:\Users\Elena\Desktop\в работу\28.10\28.10.2013 образец3.1 (2).jpg$

Рисунок 1 – Структура цементного пенобетона различного приготовления

$C:\Users\Elena\Desktop\в работу\4.11.2013 образец ПМ 3способ.jpg$ $C:\Users\Elena\Desktop\в работу\4.11.2013 образец ПМ 2способ.jpg$ $C:\Users\Elena\Desktop\в работу\4.11.2013 образец ПМ 1способ.jpg$

Рисунок 2 – Структура магнезиального пенобетона различного приготовления

$C:\Users\Elena\Desktop\в работу\с 12.09\С 1способ 12.09.13 (2).jpg$ $C:\Users\Elena\Desktop\в работу\с 12.09\С 2способ 12.09.13 (2).jpg$ $C:\Users\Elena\Desktop\в работу\с 12.09\С 3способ 12.09.13 (2).jpg$

Рисунок 3 – Структура шлакощелочного пенобетона различного приготовления

Сравнительная характеристика структур, показателей плотности и прочности, а также условий организации технологического процесса позволяют отметить одностадийный способ как перспективный и требующий дальнейшего развития, несмотря на меньший выход пеномассы, повышенные значения средней плотности.

$D:\ДОКУМЕНТЫ\НАУКА МИРЮК\анализ 2013.11 ЮКГУ ((((\Образец 4\rii - obr.4 - skol - 4.bmp$ $D:\ДОКУМЕНТЫ\НАУКА МИРЮК\анализ 2013.11 ЮКГУ ((((\Образец 4\rii - obr.4 - skol - 10.bmp$

Рисунок 4 – Микроструктура магнезиального пенобетона плотностью 500 кг/м³

$D:\ДОКУМЕНТЫ\НАУКА МИРЮК\анализ 2013.11 ЮКГУ ((((\Образец 16\rii - obr.16 sered - 4.bmp$ $D:\ДОКУМЕНТЫ\НАУКА МИРЮК\анализ 2013.11 ЮКГУ ((((\Образец 16\rii - obr.16 sered - 5.bmp$

Рисунок 5 – Микроструктура шлакощелочного пенобетона плотностью 550 кг/м³

Одностадийный способ обеспечивает мелкую замкнутую пористость, равномерно распределенную по объему бетона. Способ исключает разрушение первоначально сформированной пены, гарантируя целостность межпоровых перегородок. Организация технологического процесса предусматривает наличие одной установки, обеспечивает компактность линии. Отмеченный «недобор» пористости пенобетона может быть компенсирован увеличением пенообразователя, оптимизацией рецептуры и режима перемешивания массы.

Литература:

1. Ахметов Д.А., Ахметов А.Р., Бисенов К.А. Ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон). – Алматы: Ғылым, 2008. – 384 с.

2. Строкова В.В., Бухало А.Б. Пеногазобетон на нанокристаллическом порообразователе // Строительные материалы. – 2008. – № 1. – С. 38 – 39.