Курс лекций для студентов специальности 5В073000 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»

по способу формирования структуры - газобетоны, пенобетоны и газопенобетоны;

по виду вяжущего - на основе цемента, известково­кремнеземистого вяжущего, смешанных вяжущих, гипса или композиционного гипсового вяжущего, шлаковых цементов (шлакощелочной, известкого-шлаковый) и других;

по способу твердения - неавтоклавные (естественное твердение, пропарка, электропрогрев и т.д.) и автоклавные;

по виду кремнеземистого компонента - на природных кремнеземистых компонентах (песок, трепел, диатомит, опока и других) и искусственных кремнеземистых компонентах - отходах производств (зола-унос, зола гидроудаления, шлаки, тонкодисперсные вторичные продукты обогащения руд, ферросилиций и др.);

по назначению - теплоизоляционные, конструкционно­теплоизоляционные и конструкционные, жаростойкие, декоративные и акустические ячеистые бетоны;

по прочности на сжатие ячеистые бетоны делятся на классы В0,5...В15;

по средней плотности ячеистые бетоны классифицируются на марки - D300...D1200. Возможно получение и более легких ячеистых бетонов до D75;

по морозостойкости ячеистые бетоны делятся на марки - F15...F100;

Плотность ячеистых бетонов сравнительно легко регулировать в процессе изготовления и получать бетоны различной плотности и назначения. По назначению ячеистые бетоны подразделяются на три группы: теплоизоляционные, плотностью в высушенном состоянии не более 500 кг/м³; конструкционно-теплоизоляционные (для
ограждающих конструкций), плотностью от 500 до 900 кг/м³; конструкционные (для железобетона), плотностью от 900 до 1200 кг/м³. Кроме того, в последнее время появились
ультралегковесные поробетоны с пониженной плотностью от 150 до 300 кг/м³ [17].
Вяжущим материалом для цементных ячеистых бетонов обычно служит портландцемент. Бесцементные ячеистые бетоны (газо- и пеносиликат) автоклавного твердения изготавливают, применяя известково-песчаное вяжущее. Совместно с вяжущим применяют кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок, золу-унос ТЭС и молотый гранулированный доменный шлак), уменьшающий расход вяжущего и повышающий качества ячеистого бетона. В ячеистом бетоне заполнителем по существу является воздух, находящийся в искусственно созданных ячейках.
Кварцевый песок размалывают обычно мокрым способом и применяют в виде песчаного шлама. Измельчение увеличивает удельную поверхность кремнеземистого компонента и повышает его химическую активность. Применение отходов промышленности (золы- унос и доменных шлаков) для изготовления ячеистого бетона является экономически выгодным, так как при этом утилизируются промышленные отходы и удешевляется сам материал.
Соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим устанавливают опытным путем. Кремнеземистый компонент и портландцемент обычно берут поровну (соотношение 1:1). При перемешивании материалов в смесителе получают исходную смесь - тесто, состоящее из вяжущего, кремнеземистого компонента и воды. Вспучивание теста может осуществляться двумя способами: химическим, когда в тесто вводят газообразующую добавку и в смеси происходит химическая реакция, сопровождающаяся выделением газа; механическим, заключающимся в том, что тесто смешивают с отдельно приготовленной устойчивой пеной.
Для создания высокопористой структуры ячеистых бетонов применяются следующие способы: газообразования; пенообразования; аэрации и сухой минерализации пены; способ насыщения формовочной массы воздухом под давлением; вибровакуумный и комбинированные способы [26, 27].
Газобетон и газосиликат. Газобетон приготавливают из смеси портландцемента, кремнеземистого компонента и газообразователя. В роли последнего обычно выступает алюминиевая пудра или перекись водорода, но чаще все же используют алюминиевую пудру или пасту, которая реагирует с Са(ОН)2, выделяя водород по реакции:
3Ca(OH)₂ + 2Al + 6H₂O = 3H₂ + 3CaO-Al₂O₂-6H₂O.
Объем выделяющегося газа зависит от активности алюминиевой пудры (пасты) и температуры воды затворения. На 1 м³ ячеистого бетона расходуется около 0,5 кг алюминиевой пудры.
Ячеистый бетон изготовляют по литьевой (обычной) технологии и другими методами. Литьевая технология предусматривает отливку изделий, как правило, в отдельных формах из текучих смесей,
содержащих до 50...60 % воды от массы сухих компонентов (В/Т = 0,5...0,6). Приготовленная при смешивании предварительно
измельченных компонентов: вяжущего, водно-песчаного шлама и суспензии алюминиевой пудры подвижная вязко-текучая масса заливается в металлические формы на определенную высоту с таким расчетом, чтобы после вспучивания формы были заполнены ячеистой массой. После схватывания смеси (или «созревания») массив разрезают с помощью струн специальной резательной машины на отдельные блоки определенных размеров. Далее полученные блоки загружают в автоклав, где они проходят гидротермальную обработку при температуре 175...183°С и давлении пара 0,8...1,0 МПа. В среде насыщенного водяного пара кремнеземистый компонент проявляет химическую активность и вступает в соединение с Са(ОН)₂, что в итоге обеспечивает ячеистому бетону повышенную прочность и морозостойкость. Время выдержки изделий в автоклаве при максимальной температуре составляет 5.8 ч.
Безавтоклавные ячеистые бетоны, изготовленные по литьевой технологии и твердеющие в условиях тепловлажностной обработки (пропаривание при температуре 80...100°С и атмосферном давлении), значительно уступают автоклавным бетонам по прочности и морозостойкости.
Литьевая технология ячеистого бетона, основанная на применении текучих смесей с большим количеством воды, имеет ряд недостатков. Готовые изделия имеют повышенную влажность - 25.30 %, поэтому у них большая усадка, вызывающая появление трещин. Изделия получаются неоднородными по толщине (высоте формы) вследствие расслоения жидких смесей, всплывания газовых пузырьков. Из-за медленного газовыделения удлиняется производственный цикл и структура самого изделия становится неоднородной.
Другой способ - вибрационный заключается в том, что во время перемешивания в смесителе и вспучивания в форме смесь подвергается вибрации. Тиксотропное разжижение, происходящее вследствие ослабления связей между частицами, позволяет уменьшить количество воды затворения на 25.30 % без ухудшения
удобоформуемости смеси. В смеси, подвергнувшейся вибрированию, ускоряется газовыделение - вспучивание заканчивается в течение 5.
7 мин вместо 15.50 мин при литьевой технологии. В/Т при вибрационной технологии значительно меньше, чем при литьевой, поэтому уменьшается крупная пористость, и возрастает плотность перегородок между порами. Это способствует повышению прочности и морозостойкости ячеистого бетона.
Вибрационная технология позволяет сократить время доавтоклавной выдержки (созревания) массива и продолжительность самой автоклавной обработки. Структура ячеистого бетона получается более однородной, с пониженной влажностью и повышенной трещиностойкостью.