автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Неавтоклавный ячеистый бетон с комплексной газообразующей добавкой

РОСТОВСКАЯ-НА-ДОНУ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

РГ8 Од i I ДПР tqo.'i

1 На правах рукописи

ОМАР Махмуд Ахмад

НЕАВТОКЛАВНЬЙ ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН С КОМПЛЕКСНОЙ ГАЗООБРАЗУЩЕЙ ДОБАВКОЙ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы

и изделия ■

АВТО'РЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

PcOTCS-ÜS-vlO'l?

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете.

Научный руководитель: кандидат технических наук,профессор

В. Ф.Черных

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А.П.Зубехин, кандидат технических наук, доцент А.И.Шуйский.

Ведущая организация - НПФ 'Тазблок" .

Защита состоится " у.» " <э Ц 1994 г.' в 1а часов на'заседании специализированного совета Д.063.64.01 вРостов-ской-на-Дону государственной академии строительства по. адресу: г. Ростов-на-Дону,, ул. Социалистическая, '162, ауд. 232.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан " 1954 г.

Учений секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Ю. А.Веселев

0Б7АЯ УАРАКТЕРИ СТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Ускорение научно-технического прогресса з строительстве и строительной индустрии связано с созданном эффективных материалов с низкими удельны;.^ энергозатратам! при производстве изделий и эксплуатации зданий из них.

В программе жилищного строительства-одним из репаю^их направлений в увеличении выпуска стеновых и теплоизоляционных мзте--риалов отводится ячеистому бетону, производство которого характеризуется, не дефицитной и дегтевой сырьевой базой.

Предпо; агзется, что ячеистый бсьтон будет основный материалом для малоэтажного и индивидуального строительства в стране. ?то объясняется высокими технико-экономическими характеристиками этого материала. Например, удельные капитальнее влог.ения в два-три-раза меньше,энергоемкость в три-пять раз ниже, чем для керамического кирпича. Однако объемы производства изделий из этого ттериала растут медленно, несмотря на неудовлетворенность потребности. Объясняется это в первую очередь тем, что использование традиционной автоклавной обработки отформованных изделий при проектировании и строительстве ячеистобетонных заводов требует значительных капитальных затрат, мзталлсеихих автоклавов, а такке применения пара высокого* давления.

-Реальный путь быстрого увеличения объе:ов выпуска ячеистых бетонов - организация их производства по баз автоклавной технологии, отличающейся простотой и надежность» и особенно применимой в условиях сельскохозяйственного строительства. Из одного и того же сырья можно получить за счет разной степени перизеди!' различные по свойствам ячеистые бетоны, начиная от тепло- и звукоизоляционных со средней плотность» 300 ... 500 кг/м3 и кончая конструкционными со средней плотностью 1ССЮ-1200 кг/м3.-Общеизвестны преимущества изделий из ячеистого бетона по сравнении с такими материалами, как кирпич, керамзитобетон, гипсобетон," Л то прежде всего, малая плотность, высокие.теплозащитные свойство, быстрая влагоотдача, несгораемость, возможность обработки различными инструментами. Например, установка одного блока из ячеистого'бетона размером 600x2 50x200 мм массой Т8 кг равнозначна укладке 15 кирпичей, а эффективность по теплозащите рячнсьн.-гчна укладке. 55 ит силикатного или керамического полнотелого кирпича.

, Вместе с тем расширение производства газобетонных изделий кеавтоклавного твердения и ликвидация спроса на эффективные ск новые материалы требуют совершенствования известных, а также создание к освоение новых рецептур и технологических приемов, которые обеспечив.-ии бы улучшение физико-механических показателей изделий :■ повышение прочности, уменьшение водопоглощения и усадки, улучшение теплозащитных свойств, а также снижение расхода дефицитного портландцемента.

Таким образок, актуальным является разработка научных и практических аспектов управления процессом структурообразовани; ячеистобетонной смеси и улучшение качества газобетонных издели! полученных при естественном твердении или тепловлажностной обр! ботке.

Чель диссертационной работы - разработка более эффективно] технологии кеавтоклавного газобетона "Газблок-2 обеспечивающей получение материала с малодефектной структурой, улучшенным) физик о-механическими и декоративными свойствами.

'В диссертационной работе теоретически обоснована и экспер! ?.знтально подтверждена возможность механического воздействия (повторного вибрирования изделий и повторного перемешивания яч> истобетоннкх смесей) в начальный период формирования структуры, Для достижения цели обосновано время наиболее целесообразного приложения механических воздействий на основе изучения кинетик] пластической прочности и вязкости ячеистобетонных смесей. Произведено сравнение свойств ячеистого бетона, приготовленного № обычной технологии и с предварительной активацией. Приведены результаты производственного внедрения и технико-экономической эффективности технологии изделий из ячеистого бетона неавтоклавного твердения с улучшенными физико-шханическими и декора, тивными свойствами.

Научная новизна работы;

- теоретически обоснована и экспериьентально подтверждена . возможность'улучшения физико-технических показателей бетона за

счст изменения макро- и микроструктуры ячеистого бетона;

- с помощью иэтештической модели установлен экстремальны ' характер зависимости плотности и коэффициента вспучивания ячеистобетокной смэси "Газблок-2" от содержания компонентов (газо' •образующая добавка я ПАВ)4 и водотвердого отношения,:

. - рассмотрен характер процессов, протекающих в ячеистобе-

тонных снзсях на ранних стадиях гидратации и твердения, впервые изучена зависимость прочности ячеистого бетона от б язк о-глас тачных свойств при повторных механических воздействиях,:

- определены условия получения неавтоклашого ячеистого бетона с кало дефектной структурой и улучшенными фнзико-шхати'чес-киш свойствами, обоснованы сроки, целесообразные для осуществления повторного перемешивания и повторного вибрирования ячеис-тобетотшх смесей, получены закономерности влияния макро - и микроструктуры ячеистого бетона на его прочностные показатели и свойства по отноиенив к воде;

- показана техническая возможность получения глянцевой блестящей поверхности газобетонных изделий без операций плпфовки и полировки. ^

Практическое значение работы. Апробированы технологические параметры получения не автоклавного ячеистого бетона поклеенной прочности;, получены закономерности влияния макро- и микроструктуры на прочность неавтоклавного ячеистого бетона; обоснованы . сроки, целесообразные для осуществления повторного вибрирования и повторного перемешивания ячеистобетонных смелей. Применение ячеистых бетонов по предлагаемой технология позволит наладить их производство в различных регионах страны, особенно там, где керамзитовый заполнитель являзтея дефицитным, сократить расход портландцемента, упростить технологии по сравнении с традиционной технологией на алюминиевой пудре (отсутствует горбуета, отпадает необходимость предварительного нагрева смеси до 40 °С, сокращается время вспучивания, ускоряется набор прочностиЛ при-' ¿внять немолотый кварцевый песок в качестве кремнеземистого компонента, что позволит значительно сократить энергозатраты при производства изделий.

Выпуск опытных партий газобетонных изделий был осуществлен на экспериментальной базе НПФ "Газблок" в г. Краснодаре. Экономический эффект при выпуске блоков составил 227,'» руб/м3.

Результаты работы внедрены такие в учебный процесс, что нашло отражение в методических указаниях к лабораторным работам по процессам и аппаратам технологии строительных материалов и в лекционном курсе по бетонам особых ридоз для специальности 29.06.

Достоверность полученных результатов подтверждена комплексным характером проведенных исследований, выполненных с при».«не-

кием ссорешнних методов, результата!,;,: физико-механических исго» - таний готового материала, проверкой результатов лабораторных данных з производственных условиях.

Автор пащетгает:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение целесообразности повторных механических воздействий на яче-.ксгобз'го.'шке смеси;

- результаты исследования основных физико-механических а физико-хашческих свойств ячеистобетонной смеси и затвердевшего бетона с применением повторного перемешивания и иозторного вибрирования,: ' .

- о овер ко не та о в аи ке технологии ячеистого бетона с целью' улучшения его эксплуатационных свойств;

'^ результаты опытно-промышленного опробования технологии неавтоклавных ячеистых бетонов. "

Апробация и* публикация поботн.Основное содержание работы • " было1 доликено на:

- Всесоюзном семинаре "Ко ндук томе тр иче с к и е методы'и приборы в технологии различных производств" (г.Краснодар, 1991 г.;;

- Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава КПИ (г.Краснодар,-199Е г.Л

Основные результаты диссертационной работы отражен^ в че- • тырех публикациях.

Структура к объем паботн. Диссертация состоит из введения,, пяти глав,' общих выводоы, списка литературы и приложений. Работа излойенп на 165 страницах машинописного текста, из них 36 . рисунков,- 22 таблицы, 1^3 наименования литература, -2 приложения.

_ "Диссертяцроннзя работа выполнена на кафедре 1фоизводства • стргитс-гл-тих вэ далий .и конструкций Краснодарского политехнического ино';'.;ту:а в период е 1989 по 1993 гг?

Исследовательская работа, изложенная в главах П и Ш диссер^ •тэдк;:, тзипольслась с участием в научном руководстве кандидата хш^черж'нх'наук :Н;А. Шлухиио?и -

■ СОЛШАНИЕ РАБОТЫ .

Я;;; акта с;-: ость"и целесообразность применения изделий из яче-"подтавойдаотся многолетней практикой. В последив аге А«! 1;: й льяо вопрос.интерес к не автоклавный ячеистый бе ад

нам, а целесообразность изготовления из них деталей я конструкций подтверждена организацией опытных производств к прошением при строительстве зданий различного назначения. Этому способствовали результаты исследований, выполненных А.В.ТСолженским, А.П.Меркинш, "А.Н.Поповым, Л.Я.Пылаевым, Л.М.Розен$сльдом, Г.П.Сахаровым, Е.С.Савиным, Ю.Л.Чистовым, И.Б.Удгчкиным и другими исследователями.

Большое распространение получили неавтоклавные ячеистые бетоны с использованием вместо тонкомолотого кварцевого песка золы-уноса ТЭС, которая находится в тонкодисперском состоянии к часто не требует дополнительной обработки.

В современюй технологии ячексих бетонов приоритетное развитие получил способ вспучивания за счет газообразования, в частности в результате взаимодействия алюминиевой пудры с гкрро-оксидами щелочных и щелочноземельных металлов.

Теоретические вопросы, связанные с механизмом процесса по-ризации и структурообразования, детально изучены в работах А.П.Меркина, А.Т.Баранова, М.Я.Кривипкого, Г.Я.Кунноса, К.Э.Го-ряйнова,'Г.П.Сахарова, А.А.Федина и других исследователей. Анализ этих работ позволяет заключить, что моано выделить две группы факторов, которые определяют начальное состояние сырьевой, ензеи (физико-химические свойства компонентов, вгличинп ведо-твердого отношения, количественное соотношение компонентов, ■ температура смэси, количество и вид добавок; и условия ее вспучивания (приготовление и формование сшей, внешние условия вспучивания массы ).

Однако трудно учесть и согласовать между собой все факторы, влияющие на процесс вспучивания при использовании алюминиевой пудри, поэтому получить ячеистые бетоны с высокими прочнеетныш показателя?®, особенно без автоклавное, • затруднительно,'"

В результате сов1лзстных исследований, проведенних; специа-" листами НПФ 'Тазблок" и Краснодарского политехнического института Полухиной H.A., Черных В.Ф., Чалой Е.В., разработана технология ячеистого бетона не автоклавного твердения Таз'бда-?"' (ТУ 42711-000044-01-32; с применением химической газеобразущей добавки ХГО-2. Для ее получения' используется смесь двух .х'Ьмно-нентов, при взаимодействии которых выделяется азот,' являющийся вспучивающим агентом. С целью униньадния потери газа при подучивания, которое происходит во время т^чедаЕИвап'/я за очечь

роткое время (О, 5-1 мин), добавляется стабилизатор газовой дисперсии "Газблок" (ТУ 427H-000CM-O3-S2, ' патенты РФ Je 1745893, 1670979). Такая технология позволяет получить ячеистый бетон с улучшенными физико-техническими показателями по сравнению с традиционной технологией с использованием в качестве газообразова-теля алюминиевой пудры. 6'рода того при использовании этой технологии не требуется создания щелочной среды в массе изделия, не образуется "горбушка" при заливке в формы, отпадает необходимость в нагреве ячеистобетонной кассы до 40 °С, уменьшается опасность коррозионных процессов, снюхается влияние окружающей среды на технологический процесс (температура воздуха, сквозняки и т.'д.'). ■

Поэтому в данной работе был выбран способ получения ячек^-"' %v: -того бетона с применением химической газ о образующей добавкой-ХГО-2. '

На основании анализа способов поризации и технологических приемов и влияния этих факторов на свойства обычных и ячеистых бетонбв, проведенных отечественными и зарубежными учеными, и предварительных экспериментов автора была принята рабочая гипотеза. Суть ее заключается в следующем. Основные свойства газобетона закладываются на ранней стадии и зависят от характера макро- и микроструктуры. Обеспечивая газовыделение в процессе перемешивания активизированной смеси в газобетономешалке, и применяя механические воздействия в оптимальное время, представляется возможным формировать более однородную макро- и микроструктуру о минимальным количеством дефектов, повысить прочностные показатели, коэффициент конструктивного качества изделий и улучшить их декоративные свойства.

Целью диссертационной работы явилась разработка более эффективной технологии, не автоклавного газобетона "Газблок-2", обеспечивающей получение материала с малодефектной .структурой и улучшенными физико-механическими показателями и декоративными свойствами.

Поставленная цель и проведенный анализ литературных данных определили следующие задачи исследования:

- теоретическим анализом выявить закономерности процессов формирования газонаполненных цементных систем и их влияние на прочностные свойствз газобетона неавтоклавного твердения;

- с домощьн математической модели выявить зависимость.

свойств ячеистобе тонной смеси и бетона от. содержания газ о образующей добавки, ПАВ, и водо-твердого отношения;

- установить оптимальное время приложения механических воздействий к ячеистобетонной смеси и произвести сравнение свойств • бетонов, полученных по обычной и предлагаемой технологиям;

- дать технико-экономическую оценку разработанных технических решений;

- произвести производственную проверку эффективности разработанной технологии изделий из не автоклавного ячеистого бетона.

В качестве вяжущих использовали портландцемент Л 400, заполнит елями.служили зола-уноса Новочеркасской ТЗС и немолотый кварцевый песок с содержанием 9k % модулем крупности 0,7.

В работе применяли комплексный газообразователь ХГО-2 в .соответствии с_ТУ 427!Л-000044-0>]г (патента РФ M.J670979. . I7S5893>. Он состоит из двух компонентов А и В, при химическом взаимодействии которых выделяется инертный газ азот , вспучивающий сырьевую массу. Соотношение менду компонентами взято в соответствии с . указанным:! патентами. Оно из-шнялось от 1:3 до 1:4 и определялось кз условия нал-' большего объема выделения газа.

Дня улучшения процесса вспучивания и удержания газа в ячеистобетонной массе использовали ПАВ "Газблок" в соответствии с ' ТУ 427М-0 00044-02-SB (патент РФ й Г512204, авторы: Полухина H.A. и др.;.

Конкретные величины добавки ХГО-2, ПАВ и ВД отногкняя автор устанавливал с помощью математического планирования зкегге?-раментов.

В качестве варьируемых факторов использовали: добавку Ж)-2, ПАВ и водотвердое отношение (ВД). В табл. I представлены уро-ени и интервалы варьирования технологических факторов (по трех-факторному плану с варьированием факторов на трех уровнях^.

В качестве регистрируемых факторов в эксперименте были использованы: средняя плотность свежещт-отовленной ячеистобетонной смеси ( J5 ) и коэффициент вспучивания ( ). Для опытов применяли портландцементом 400.

При проведении эксперимента соблюдались следующие условия.. Расход цемента оставался во всех опытах постоянный. Порядок приготовления смеси: перемешивание цемента с'водой - 3 t.r/.n, г.об.-т-

Таблица I Уровни и интервалы варьирования

Технологические факторы | Код ¡Интер-•вал Уровни варьирования

варьирования) -I { 0 I +1

Газообрсзущая добавка ХГ0-2, Д I, I . 2 3 '

ПАВ, П ь 0,1 0,2 0,3 0,4

Водотвердое отношение, . ц 0,06 0,40 0,46 0,2

ление компонента В и перемешивание - 30 с, добавление ПАВ и перемешивание - 30 с, ввод компонента А с последующим перемешиванием в течение 0, 5-1 мин. После приготовления смесь укладывали в мерный цилиндр с фиксацией объема после двух минутного выдерживания. Затем производили определение коэффициента вспучивания и плотности смеси. Каждый опыт повторяли три раза. После опреде ления коэффициентов получено полное квадратное уравнение

у--^ {316-¿т, * 6,9х2 - ,

к - * * ^ <■ ^

Принимая Х| = 0 и =0 получим уравнение ¿V

которое выражает влияние В/Г отношения при © = 2 и П = 0,3.'

При Х^ = I, а =0 уравнение приобретает вид

Аналогичные уравнения получены и'для-коэффициента вспучив ния. Соответствующие графические изображения полученных зависи стей представлены на рис. I и 2.

Анализ полученньх зависимостей позволяет заключить, что и меньшая плотность смеси получается в интервале В/Т отношения с 0,42 до 0,54 (рисЛаЛ причем с увеличением количества добавку плотность уменьпается при всех исследованные значениях В/Г, к< фициент всг.учиввкияувеличйваетоя'.Более сложный характер ишет висиыоеть плотности и коэффициента вспучивания от величины В/] количества ПАВ. При малых добавках ПАВ (о,ТЗ-0,2; наименьшая плотность ¡гзйлсдается в случае в/Т =0,5-0,55. С увеличением

ВЛИЯНИЕ ВОДОТВЕРДОГО ОТНОШЕНИЯ KÂ ПЛОТНОСТЬ СМЕСИ С РАЗЛИЧНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ДОБАВКИ ХГО-2 (ШВ-0,3)

1400

0 1300

- ' м 1200

►í Еч

1 1100 H

о £

G 1000 900

0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

Водотвердог опошшг

1 - Я; I - 2,5%; 3 - 3%т 4 - 3,5%

а

h 1 Г -С >

, 2 i

3 »

4 >

ВЛИЯНИЕ ВОДОТВЕРДОГО ОТНОШЕНИЯ НА ПЛОТНОСТЬ ШСИ С РАЗЛИЧЕН! КОЛИЧЕСТВОМ ПАВ ( Ы )

А

N

> »—- & г — -3

г 5

0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 . 0,6

Водотзердсе одашевзе

1 - 0,452; 2 - ОД; 3 - 0,3%; 4 - ОД; 5 - 0,13%

наблюдается о£ратная карти'на. Это мокно объяснить тем, что плотность С!.'лЗСП зависит не только от количества газообразозате-ля, но и количества более легкого компонента смеси. Поэтому да' же при небольших величинах добавок к большом В/Г отношении получается наименьшая плотность, Оптимальной величиной ПАВ следует считать 0,3 , так как в этом случае плотность мало изменяется при различных В/Т отношениях.

Анализируя основные периоды твердения, можно сделать вывод, что наиболее эффективно уцравлять процессом структурообра-зования следует на начальных стадиях, когда в цементных системах преобладают коагуляЦионные С1руктуры. От того, каким путем пройдет процесс в этот период, будут зависеть основные свойства цементного камня после окончания процесса кристаллизации, в пер вую очередь, однородность, плотность и дисперсность конечной структуры.. Отсюда вытекает важность изучения реологических характеристик цементных систем. .

Пластометрические измерения цементных систем (плотных и пс ризованныху были проведены автором на установке, в которой предусматривается автоматическое отключение поднятия формы с испытуемой массой при погружении конуса на определенную глубину (10 мм). Это повывает точность измерений и обеспечивает получение стабильных результатов.

Как показали испытания, наблюдается ступенчатый характер ■ нарастания пластической прочности как для плотных, так и для поризовзнных цементных систем.

Периоды роста пластической прочности чередуются с практически горизонтальными участками. Особенно сильно это проявляет ся на плотном цементном тесте, а на поризованном отмеченная те денция выражена слабее. Кроме того сравнение пластограмм при одинаковом В/Ц отношении, равном 0,48, показывает, что на первом этапе (до 160 мин) пластическая прочность у поризованной пасти нарастает медленнее по сравнению с плотными пастами, а : тем резко возрастает. Было сделано предположение, что это свя: ио с ускоряющим действием комплексной добавки. Для проверки э' го предположения проведены пластометрические испытания цемент1 них паст, содержащие отдельные компоненты комплексной добавки (рнт.2 ,». . ..

Установлено,' что в составах с добавкой ПАВ и компонента < (кривые 5 и 3 соответственно) процесс роста пластической- проч

Кинетика пластической прочное?;'; тз присутствии добавок 0,8

¥

1-контрольный состав

2-е комплексной газообразующей добавкой;

3-е компонентом А;

4-е компонентом В;

5-е ПАВ

Время, мин

Рис. 2*

сти в начальный,период сильно замедлен и перегибы на кривых начинаются лишь через 300 - 350 мин от момента затворен::« вяжущего водой. При добавке в цементное "есто компонента В (кривая процесс в начальный период несколько замедляется. Затем процесс интенсифицируется и наступает момент, когда рост пластической прочности образца с этой добавкой заметно опережает рост пластической прочности образца эталонного состава. Еще более быстрый рост пластической прочности наблюдается для образца с комплексной добавкой. Отсюда можно сделать вывод, что комплексная добавка имеет полифункциональное действие. Она не только является источником выделения газа, но и интенсифицирует процесс взаимодействия вянущего с водой, причем на начальной стадии этот процесс замедлен. Это позволяет проводить в указанный период дополнительные механические воздействия на цементные системы без риска разрушения прочных контактов между.гидратиругацимися частицами. С учетом реологических свойств смеси и направленного управления этими свойствами необходимо соблюдать точные дозировки между компонентами, чтобы реакция протекала полностью, и не было в избытке одного из компонентов, который тормозил бы процесс. .

■ Поскольку процесс нарастания пластической прочности носит ступенчатый характер аналогично плотному цементному тесту, логично предположить, что на основании предварительно построенных пластограмм можно выявить оптимальное время приложения повторных вибровоздействий. Для этого были построены пласто граммы яче-истобетонных смесей с различным водоцементным отношением. Независимо от величины В/Ц на пластограмаах наблюдается замедление роста пластической прочности,, имеются участки с быстрым ее на^ оором. Наиболее характерные переломные точки - через 160, 290, 355, ^20 и 485 минут от начала затворения. Для проверки высказанного предположения из одной и той же нчеистобетонной смеси были изготовлены образцы - балочки 4x^x16 см, часть из которых укладывалась в формы без вибрации (контроль^», все остальные образцы вкбрирозались сразу, а затем подвергались повторной или циклической вибрации в различные сроки, соответствующие переломным точкам. Результаты испытаний на прочностные показатели представлены "в табл. 2,._

/.нализ результатов показал, что повышение физико-механических показателей ячеистого бетона происходит наиболее эффективно в.тот период,' когда механические воздействия., производятся в . период«'.'.арергнв, совпадающие с моментами резкого ускорения стру-

Таблица 2

Влияние повторной вибрации на свойства ячеистого бетона.

№ п/п т 1 Плот] ность, i кх'/ы3 I | Предел прочности, МПа' ККК Время от момента затворения до момента повторно го тестирования, мин

т ('при сжатии $ {при кзгкбе

I 1090 7,73/100 2; Ю/ЗЭО 64,2 без вибрирования

2 1150 8,61/111 2, 1П/Т02 57,7 первоначальное

виорирование

3 1140 8,20/106 2,20/105 63 50

. 1170 9; 12/118 2;31/110 66 155

5 1160 9,66/12 5 2,35/112 72 180

6 ИЗО 8, 50/110. 2,26/108 66 22 5

7 1140 9,2 5/120 2,15/102 71; I 250

1170' 9,35/121 2,14/Т02 68,3 320

9 1160 11,10/143 2,26/108 62,7 355

10 1190 Ю, 30/133 2,40/114 73 385

II ИБО 13,60/175 2,22/108 97,4 420

12 1080 32, 50/162 2,21/105 Ю7,1 450

13 1120 . 10,20/132 2,14/102 С1,4 4 85

! I

Примечание: I. Состав ячеистобетонной смеси:

цемент - 50 зола-уноса - 50 газообра-зователь - 2 % от массы твердых веществ В/Г - 0,5; ПАВ - О, 3 %.

2. В числителе показатели прочности в МПа, в знаменателе - в процентах по отнопению к образцам, отформованным без вибрации.

ктурообразования, которые наблюдаются на пластограммах смеси. Поэтому можно рекомендовать для практического использования при-шнять повторное вибрирование з моменты перехода от медленного роста пластической прочности к более оыстрому процессу структуре образования.

Эффективность применения повторного вибрирования для поп!>-пения прочностных показателей ячеистое бетона мотшо не только отмечаемыми другими исследователями такими •уторам;!,

кзк диспергкропанием коагуляционшй структуры тгг;;.-с!!гнс''; тсота,

релаксированяец внутренних нздаяяокя?., но и уокглеить:. г.

1

коагуляции коллоидных систем, сближением зерен вяжущего ( о чей можно судить по некоторому увеличению плотности цементных пастЛ а также улучшением характера ячеистой структуры - уменьшением размера крупных пор. создание замкнутых ячеек. Последнее обстоятельство подтверждается характером кривых водопоглощения и на фотографиях макроструктуры.

При циклическом вибрировании наибольший прирост прочности наблюдается при двухкратном вибрировании и составляет 26 у0, а затем эффект применения механических воздействий заметно падает. Более слабая эффективность циклической вибрации по сравнению с повторной вибрацией поризованных систем и циклической вибрацией плотных паст может быть обьяснела особенностями структуры ячеистобетонной смзси, когда прочность бетона зависит, главным образом от толщины и микроструктуры межпоровых перегородок.

Поскольку повторное и циклическое вибрирование может быть применено в основном при стендовой и кассетной технологиях яче-истобетонных изделий, в настоящей работе было изучено также влияние повторного перемешивания на свойства ячеистого бетона. Этот технологический прием наиболее эффективно может быть применен при литьевой технологии ячеистого бетона.

Из анализа полученных пласто:рамм установлено, что повторное перемешивание способствует значительному изменению кинетики схватывания и твердения газобетонных смесей. В образцах, повторно перемешанных через 30 и 60 мик;т после затверения, наблюдается оолее быстрый рост пластической прочности по сравнению с контрольными. Такой характер кинеуики пластической прочности дал основание предположить, что повторное перемешивание, изменяя свойства ячеистобетонной смеси, должно существенным образом повлиять на конечные характеристики затвердевшего, газобетона.Испытание на прочность газобетонных образцов при соотношении портландцемент - зола-уноса 1:1 подтвердили это предположение; повторное перемешивание ячеистобетонной смеси - через 20, 30, 40 и 60 минут, повышает прочгость бетона, причем максимальный прирост прочности (с 3,75 до 7,2 5 МПа; наблюдается через 30-45 минут выдержки сиэси. Ртот интервал времени соответствует наименьшей вязкости ячеистобетонной смеси, а также минимальному значению ?ДС, возникающей в замкнутой цепи при опускании в цементное тесто дв^х разнородных электродов.

Аналогичные результаты получены и при испытании цементно-

песчаных образцов с применением карьерного песка, т.е. сохра-гяется законс-.йрность повышения прочности при повторном перевешивании. Правда, абсолютен® показатели прочности в этом слу-гае несколько ниже. Выбор того или иного заполнителя определяйся наличием золы-уноса в данном регионе и величиной транспор-;ных расходов.

Рост прочности бетона при повторном перемешивании ячеисто-'Зетонной массы можно объяснить облегчением диффузионных процессов, ускорением процесса коагуляции коллоидных частиц за счет 5олыпей вероятности соударения противоположно заряженных частиц, сжатия двойного электрического слоя !т,как следствие, уменьшением •олщины гидратных оболочек. • ..

Поскольод^г-ойс.тва ячеистого бетона в значительной степени шределяются характером его макро- и микроструктуры; был проверен комплекс исследований, позволивший выяснить, как влияет пов-'орное перемешивание на эт" характеристики.

После повторного перемешивания через 30 мин в образце зна-:ительно меньше крупных кристаллов, преобладают новообразования I виде тонких пластинок, Значительно больше, чем в контрольном бразце гелевидных продуктов гидратации. Отмеченные особенности труктуры, а также более плотная упаковка исходных частиц и про-уктов гидратации, оптимальное сооткоиение между ге.чевидной и ристаллической частями цементного камня и обусловливают повышен-ую прочность образцов при повторном перемешивании. Аналогичная труктура наблюдается и у образцов с повторным перемешиванием ерез 60 мин, только отмечается менее плотная упаковка.

Макроструктура ячеистого бетона характеризуется наличием олее крупных воздушных пор в контрольном образце по сравнению образцом при повторном перемешивании. В последнем наблюдается олее однородная структура.

Таким образом, изучение микро- и макроструктуры ячеистого ?тона показывает, что при повторном перемешивании монет прояснить разрушение первичной крупнокристаллической фазы продук->в гидратации или вообще тормозится ее развитие и создаются :ловия для формирования наиболее однородной структуры кэшя с »еобладанием высокодиспсрсных гелевидных продуктов гидратация получения- более равномерной пористости.

Как показал дифференциально-термический анализ, повторное . рзмешивение поризовакного цементного теста не дает существенно изменения, фаз овэго сосгавачбр&зиов ячеистого бетона. Одна-

ко термогравиметрический анализ образцов позволяет заключить, что степень гидратации портландцемента при повторном перемешивании не только не увеличивается, но даже имеет некоторую,' правда очень маленькую, тенденцию к уменьшению. Общая потеря массы повторно провибрированных образцов несколько увеличивается, ко не в такой степени, * чтобы быть основным фактором, определяющим повышение прочностных показателей ячеистого бетона.

Аналогичные результаты получены и при анализе ячеистого бетона, полученного из смеси портландцемента и немолотого кварцевого песка в соотношении 1:1.

Можно сделать вывод, что ни водоотделение, ни ускорение процесса гидратации не играют решающей роли в наборе прочности при повторном перемешивании, как это было высказано некоторыми исследователями. Большее значение, по-видимому, имеет модификация структуры бетона, происходящая при механическом воздействии-на бетонную смесь на ранних стадиях твердения вяжущего. Это хорошо подтверждается экспериментальными данными по определению водопоглощения ячеистых бетонов.

Повторное перемешивание черёз 30 и 60 мин от момента затво-рения позволяет снизить водопоглощение'на 32-35 % при использовании поризованных цементных и цементно-песчаннх масс. Установлено, что при повторном перемешивании угол наклона кривых к оси абсцисс в начальные сроки заметно умэньгается, что свидетельствует об уменьшении в образцах открытых пор, легко заполняемых водой.

Поскольку теплотехнические свойства газобетона с добавкой ХГ0-2 не были изучены, представляло определенный научный и практический интерес определение коэффициента теплопроводности в зависимости от состава,средней плотности и елзяности.

Коэффициент теплопроводности высушенных образцов изменяется отО,Т2 до 0,21Вт/ытс при увеличении средней плотности от 600 до ЮОО кг/м3. При замене части Цеменга'кварцевым песком г коэффициент теплопроиодности увеличивается и при соотношении ви-куцее-заполнитель 1:1 изменяется от 0,135 до 0,226 Вт/м^ при тех хе величинах средней ыотности.

Установлено, что теплопроводность исследуемого газобетона несколько ниже по сравнению с газобетоном, полученным по традиционной технологии, что можно объяснить более однородной структурой с равномерно распределенными замкнутыми порами.

В работе исследованы различные способы декоративной отделки яче исто бе то иных изделий. Анализ литературных данных и резуль-| таты проведенных экспериментов позволяет тюкомеидовать получение | газсбетоншх изделий с высококачественной лицевой поверхностью, имитирующей природный мрамор. Это достигается применением для отделочного слоя бетона и цветных портландцементов и формованием изделий на гладком поддоне. Поскольку ячеистый бетон с газообразующей добавкой ХГО-2 допускает применение вибрации, имеется возможность получать гладкую, блестящую лицевую поверхность изделий без применения операций шлифовки и полкровки. Показано, что для улучшения декоративных качеств ячеистого бетона необходимо в состав отделочного слоя добавлять концентраты покрозных казеиновых красок з количестве 5-ТО % массы цемента, которые не ухудшая физико-механических свойств бетона, резко повышают белизну поверхностного слоя.

Опытно-промышленная проверка экспериментальных данных по получению ячеистого бетона с повторным перемешиванием проводилась в НПФ "Газблок". Испытания подтвердили разработанные в диссертации положения о возможности улучшения свойств бетона с помощью повторных механических воздействий. Коэффициент конструктивного качества повышается на 33 ... 36 %. Экономический эффект от применения повторного перемешивания обусловлен повышением прочности газобетона.снижением расхода компонентов, а такие возможным применением немолотого кварцевого песка.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

, I. На основании проведенных теоретических исследований с экспериментальной проверкой определены условия получения не автоклавного ячеистого бетона "Газблок-2" с малодефектной структурой и улучшенными физико-механическими свойствами. , \

2. Установленная зависимость плотности ячеистобетонгой массы и коэффициента вспучивания от В/Г отношения носит экстремальный характер, причем на характер этой зависимости большое влия- . ние оказывает количество ПАВ,• что.следует учитывать при проектировании состава газобетона. Оптимальная добавка ПАВ должна назначаться с учетом В/Т отношения.

3. Разработан новый способ изготовления ячеистого бетона, интенсифицирующий и модифицирующий процесс стругтурообразова'ния,'

позволяющий получить конструктивно-теплоизоляционный газобетон с улучшенными физико-техничесрими свойствами. Показано, что по-'втсрное перемешивание ячеисто-бетонной смеси или повторное вибрирование уложенной в форму смеси в оптимальные сроки обеспечивает равномерное распределение воздушных пор по объему изделия с уменьшением их размеров. '

4. Ячеистый бетон неавтоклавного твердения, полученный с применением повторного вибрирования, имеет прочность на сжатие на 20 ... 75 % выше, чем у аналох-а, а коэффициент конструктивного качества увеличивается в этом случае с 64,2 до 107. Повторное перемешивание ячеистобетогной смеси через'30-45 мин позволяет увеличить прочность на сжатие на 40-60 %.

5. Рекомендуемые технологические приемы - повторное перемешивание и повторное вибрирование - способствуют получению более однородной мелкокристаллической структуры мекпоровых перегородок и более мелких и однородных макропор. Такая структура обеспечивает снижение водопоглощения на 16 ... 33 %.

6. Исследованы теплозащитные свойства ячеистых бетонов Тазблок-2" в зависимости от влажности. Показано, что теплопроводность у них ниже по сравнению с бетонами, полученными по традиционной технологии.

7. Экспериментальным путем опробованы различные способы декоративной отделки ячеистобетонннх изделий. Установлено, что с цечыо получения блестящей глянцевой поверхности без операций шлифовки и полировки целесообразно формовать изделия с использо ванием полированного стекла или полимеркой пленки. Лля улучшени декоративных свойств газобетона целесообразно применять добавку покровных казеиновых красок в количестве 5 ... 10 % от массы белого портландцемента. .

8. Экономическая эффективность производства ячеистых бетонов с применением повторного перемешивания, слагается из экономии сырьевых материалов и составляет 227,4 руб/м3 по ценам июня 1993 г. ■

9. Настоящая работа является первым научным'исследованием, обобщившим теоретические и практические сведения о неавтоклав-ноы ячеистом бетоне "Гвзблок-2" и показавшим возможность улучшения свойств этого материала за счет повторных механических воздействий.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих ра

ботах:

1. Черных В.Ф., Маштаков А.Ф., Омар М.А. Применение метода измерения ЗДС технологии плотных и ячеистых бетонов./Дондукто-метрические методы и приборы в технологии различных производств": Тез.докл.Всесоюзного семинара.' - Краснодар, 1991. - 33 с.

2. Черных Я.О., Омар М.А. Применение метода кондуктомгтрин при изучении цементных систем./Тез.докл второго международного семинара "Кондуктометрия-92". - Краснодар, 1932. - 717 с.

3. Черных В.О.,Полухина Н.А.,Омар М.А. Ячеистый бетон неавтоклавного- твердения с новой газообракующей добавкой./Тез.докл. ХХУП науч.-техн.конференция. - Пенза, Пенз.ИСЯ, 1993. - 0.2 3-24.

4. Ячеистые бетоны "с повнвенннми защитно-декоративными свойствам / Черных В.Ф.,Чикали С.С., Чикомо Л.В., Омар М.А. // Информационный листок Краснодарского 1ШТИ й 409-93. - Краснодар, 1993. - 2 с.