Ячеистые смеси | Технология бетона и изделий из него

Важнейшие физико-механические показатели ячеистых бетонов (прочность,- объемная масса, теплопроводность) определяются качеством ячеистой смеси: устойчивостью, а также количеством, размерами и равномерностью распределения воздушных пор. С повышением устойчивости смеси, уменьшением до известного предела размера воздушных пор и более равномерным их распределением в массе раствора повышается прочность бетона, снижается его объемная масса и теплопроводность.

Ячеистые смеси на основе газа получают за счет вспучивания раствора при введении в него газообразующих веществ. При смешивании раствора с алюминиевой пудрой происходит реакция

2Аl + ЗСа(ОН)₂ + 6Н₂O = ЗСаО∙А1₂O₃∙6Н₂O + ЗН₂

Так как растворимость водорода в воде незначительна, то вокруг частиц алюминиевой пудры начинают образовываться мельчайшие пузырьки газа. Поскольку образовавшиеся пузырьки водорода из смеси не удаляются, при дальнейшем газообразовании размеры их увеличиваются, что приводит к увеличению объема смеси, т. е. вспучиванию. Реакция начинается не сразу после введения газообразователя, а через некоторое время, достаточное для тщательного перемешивания раствора и разлива его в формы. Для сохранения образовавшихся в растворе сфероидальных ячеек (пор) необходимо, чтобы к моменту окончания процесса газовыделения растворная смесь обладала необходимой несущей способностью (устойчивостью). Если после окончания процесса вспучивания смесь не будет обладать достаточной несущей способностью, то это приведет к ее осадке и разрушению воздушных пузырьков. В том случае, когда смесь схватится до того, как завершится процесс газообразования, произойдет разрушение структуры бетона.

Уравнивание (согласование) скоростей нарастания несущей способности смеси и газовыделения на практике осуществляют изменением вязкости (подвижности) и температуры раствора, регулированием скорости реакции газовыделения и замедлением или ускорением процесса схватывания вяжущего. У смесей с меньшей вязкостью и смесей, имеющих более высокую температуру, процесс нарастания их несущей способности протекает с большей скоростью, вследствие чего такие смеси обладают и лучшей устойчивостью. Вязкость раствора, характеризуемая величиной расплыва по цилиндру (вискозиметру Суттарда для гипса) или величиной погружения конуса СтройЦНИЛа, а также его температура регулируются путем изменения температуры и количества воды затворения (изменением водовяжущего отношения).

На скорость реакции газовыделения большое влияние оказывает химической состав вяжущего. В том случае, когда цемент не содержит достаточного количества растворимых щелочей, для ускорения процесса газообразования в раствор вводят едкий натрий, который, соединяясь с алюминием, выделяет водород. По данным исследований, для приготовления 1 м³ газобетона с объемной массой 700 кг/м³требуется 0,5 кг алюминиевой пудры и 1,2—1,6 кг едкого натрия.

Помимо повышения устойчивости смеси, введение добавок — ускорителей твердения вяжущих — обеспечивает сокращение периода выдерживания отформованных изделий перед тепловлажностной обработкой. В том случае, когда добавки, регулирующие реакцию газообразования, не обеспечивают согласование этого процесса со сроками схватывания вяжущих, прибегают к введению добавок, замедляющих и ускоряющих схватывание и твердение вяжущих.

Чтобы обеспечить достаточное время для тщательного перемешивания раствора с порообразователем и заливки его в формы, нормами установлено, что вспучивание раствора на алюминиевой пудре должно начинаться не раньше, чем через 5—10 мин, и заканчиваться не позднее 30 мин после заливки его в форму. Количество добавок для регулирования интенсивности процесса газовыделения и сроков схватывания вяжущих в каждом конкретном случае устанавливается опытным путем.

Большое влияние на объемную массу, прочность и другие свойства ячеистых бетонов оказывают количество и дисперсность вводимого в смесь газообразователя, а также равномерность его распределения в смеси. С повышением количества вводимого в смесь газообразователя увеличивается объем образующегося газа, вследствие чего возрастает пористость и снижается объемная масса бетона. Однако за счет уменьшения толщины прослоек раствора между порами снижается прочность бетона. Например, при расходе алюминиевой пудры 0,023% от массы сухих компонентов (вяжущее + заполнитель) получают автоклавный газобетон с объемной массой 1200 кг/м³ и прочностью не менее 15 МПа (150 кг/см²). С увеличением расхода алюминиевой пудры до 0,08—0,11% объемная масса бетона снижается до 600 кг/м³, а прочность — до 3 МПа (30 кг/см²). Использование алюминиевой пудры более тонкого помола и тщательное ее перемешивание с раствором, помимо снижения расхода газообразователя, обеспечивает получение структуры мелкими и равномерно распределенными порами одинакового размера, что приводит к повышению прочности и стойкости бетона без существенного повышения его объемной массы.

Ячеистые смеси на основе пены получают путем смешивания заранее приготавливаемой пены с раствором. Структура ячеистых смесей и бетонов во многом определяется качеством применяемой пены. Пена — это скопление мельчайших замкнутых воздушных пузырьков с тончайшими оболочками из водного раствора пенообразователя. Воздушные пузырьки обладают определенной упругостью, поэтому пена некоторое время не разрушается. Введение различных стабилизаторов и минерализаторов в водный раствор пенообразователя увеличивает стабильность, прочность и вязкость пены.

Большая адсорбционная способность оболочек пузырьков пены предохраняет ее от разрушения. При смешивании с обычным раствором пена выдерживает, не разрушаясь, давление твердых частиц раствора в течение 2—3 ч. Дисперсные твердые частицы раствора внедряются в водные оболочки пены и благодаря коллоидно-химическим процессам частицы вяжущего схватываются и твердеют, превращая оболочки пены в прочные скорлупки.

К основным свойствам, характеризующим качество пены, относятся кратность и стойкость пены.

Кратность пены (выход пор) оценивается величиной отношения получаемого объема пены V_п к объему водного раствора пенообразователя V_р.п.

k_n = V_n/V_р.п.

При неизменном расходе пенообразователя пена с большой кратностью обеспечивает больший выход ячеистой смеси. Качественная пена должна иметь выход пор не ниже 15. Кратность пены тем больше, чем больше поверхностная активность пенообразователя, т. е. чем меньше поверхностное натяжение водного раствора пенообразователя. С увеличением до известного предела концентрации пенообразователя кратность пены повышается.

Стойкость пены характеризуется коэффициентом использования пенообразователя, который представляет собой отношение объема пор в высушенном состоянии до постоянной массы бетона к объему израсходованной для него пены. Стойкость пены тем больше, чем меньше заданная объемная масса ячеистого бетона, больше крупность песка или другого заполнителя, медленнее схватывается, вяжущее, больше высота изделия и ниже температура при выдерживании изделий после заливки в форму ячеистой смеси. Применяемые в производстве пенообразователи должны обеспечивать получение пены со стойкостью не ниже 0,8.

Стойкость пены обусловлена существованием на поверхности раздела «жидкость — воздух» адсорбционного слоя молекул, ориентированных своими полярными группами к воде, а углеводородными группами — к воздушной фазе. На стойкость пены влияют следующие факторы: скорость вытекания жидкости из пленок пены, объемная масса пены, диаметр воздушных пузырьков, толщина пленок пены и их состав, а также упругие свойства пены, которые характеризуются прочностью пленок пены, вязкостью пены и ее несущей способностью. Для обеспечения максимальной механической прочности адсорбционных пленок пены водный раствор пенообразователя должен иметь оптимальную степень коллоидности. Прочность и вязкость пены значительно увеличиваются с введением в водный раствор пенообразователя стабилизаторов и минерализаторов: жидкого стекла, клея, сернистого глинозема, портландцемента, каменноугольной пыли, золы, сернокислого железа и др. В связи с этим большое значение имеет адсорбирующая способность пены при смешивании ее с различными минерализаторами.

Добавить комментарий Отменить ответ