автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Получение и свойства газобетонов, наполненных золами

МОСКОВСКИЕ Г0С7ЛАРСПВЕгшГ. Ж'ВЕРСЛТЕТ ПУТ211 СООЕШЕИ ( Щ'ГЛТ )

—Г' ~ п-.-» - .....

■ , .., • Из правах рукописи

1ХСТ,1Л Ii.4JC.iA3 ИТлХьХи-ОВ.И

Л СЬ0<!(ЯВА ГАЬОЕгГГОлСЗ, ¡!О^СННаХ

С5.23.С5 - Стро^то.'иль'е :.:зтер:тлы и изделия

автореферат

'дассермзд:! на соягкзаае ученей стозонг кандл^агз сехнпческ^х наук

КЕЗ - 1й93

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель - Доктор технических наук, профессор

В.И.Солоыатов

Официальные оппоненты - Доктор технических наук, профессор

А.Е.Федоров Кандидат технических наук, доцент А.А.Комар Ведущее предприятие - ЦНИИПИыонолит ^^

Защита состоится "•// 199^года в -/г? часов

на'заседании специализированного совета Д 114.05.08 Московского государственного университета путей сообщения по адресу: 101575, ГСП, г. Москва, А-55, ул.Образцова, 15. ауд.1210.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разоолан

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направить по адресу совета университета.'

Ученый се1фетарь

специализированного ссвзта ' ^^ В.И.Клюкин

КОСТИН ВЯЧЕСЛАВ ВЩИМИРОВн'''

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ГАЗОБЕТОНОВ, НАПОЛНЕННЫХ ' 1 ЗОЛАМИ

05.23.05 -Строительные материалы и изделия Сдано в набор Jf.//. .

Лодписаио к печати //,£3. Объем

Формат бумаги 60x90 I/I6 Заказ ¿32.2, Тираж 100 окз.

Тп.'гсгргЛпя МГ.ТТ, 10147а, ГСП, Москва,А-55, Ул.Образцова, 15

ОВНА); ХЛРА1аЕРЛСТ]{КА РАБОТУ ■

А к т у а л ь н' о -с т ь проблемы. Необходимость решения Еагшейш!;: задач интенсификации строительства требует увеличения выпуска строительных материалов и, в первую очередь наиболее перспективных. Газобетон является весьма перспективным стеновым материалом. Благодаря высоким теплозащитным свойствам я достаточно;; прочности газобетон мо;кет выполнять одновременно несущие

теплозащитное ;ункцпп. Толщина наружной стены пз газобетона составляет 20-30 с;.:, г то гремя как толщина степи из кирпича - 64 см. Стена из газобетона в 4-5 раз легче, чем стена из кирпича. Себестоимость газоСетона ни.т.е себестоимости остальных стеновых материалов.

Весьма перспективным является индивидуальное строительство из неармированных газоблоксв. Тз1;пе блоки легко пилятся, сверлятся, дом из них возводится в несколько раз быстрее, чем дом из кирпича. Однако, на данном гтзпо сбьем производства таких блоков в России весьма негысск. Производство блоков сдергивает нре-де всего необходимость процесса э^теклзгирсг-эния, что не под силу малым предир:1ятп;-!М. Известии технологи:! неавтоклазного ячеистого бетона, но они предусматривают высокий расход цемента, который в условиях рынка значительно подергал.

Наиболее перспективным является производство газобетона на основе высокскзлыпюзых зол, еблздакслх самостоятельны?,га вязупимл сх'с"стг2:и:. ¿т:: золи имоь^гся в большом количестве в Снбнре. йг.е-сутсчны:! второе сухо:: золь1 ТСЦ-З г. Новосибирска соссаэяяет 200 т а сутки. Пракпгческ! вся сна мс;кет улавливаться фидьтрзкз. Цриые-ьение таких зол позволило бы сократить расход цемента и извести з производстве' газобетона.

. .Б нгстсягго .азгестрз' технология изготеглежи газобото-

на на основе высококзльциевой золы Эстонских сланцев.

Несмотря на высокие физико-механические свойства получаемого газозолобетона сама технология изготовления отличается сложной двухступенчатой термообработкой с пропариЕанием п последующим ав-токлавированием. •

Цель работы - обоснование возможности и целесообразности замены части цемента и извести при производстве газобетона на золы ТЭЦ и устранения процесса автоклавирования; разработка эффективных составов и технологии неавтоклавного газозолобетона, наполненного золами с минимальным расходом цемента к извести.

Научная новизна работа. Выявлена возможность совместного использования высококзльциевых зол Канско-Ачинских бурых углей и низкокальциевых кислых зол Кузнецких углей дня получения неавтоклавного стенового газобетона с высокими технологическими свойствами и с пониженным / не более 100 кг на I м3/ расходом цемента и извести для получения бесцемектного плотного бетона. Установлены закономерности взаимодействия'вышеуказанных зол друг о другом, а также о цементом и известью, Выявлены области оптимальной степени наполнения цементно-известкового вяжущего золами. Разработаны оптимальные составы и технология для получения не-автоглавного газобетона и бесцементного плотного бетонаобеспечивающие необходимые прочностные свойства и долговечность. Определены основные.физико-технические свойства неавтоклавного газобетона и бесцементного легкого бетона.

Практическое значение. Экспериментально установлены оптимальные значения технологических параметров для прпготогленил-кеавтоклавного газобетона и бесцементного плотного ботонл. Показана возможность снижения в 3 раза расхода цемента к нзгестп го еразненпа с традиционной вгтокяэвной технологией за

счет совместного использования высококзльциевой п кислой золы. При эхом все требуемые .физико-технические свойства газозолобетона сохраняются; Разработаны рекомендации по приготовлению неавтоклэв-ного газозолобетснэ по данной технологии.

Реализация работы. Разработанная технология изготовления неэвтоклзрнсго газозолсбетонз получила опытно-прсми^-леннсе внедрение на загоне яелезобетонкых изделий I г. Нозосибир-ека. Б результате внедрения достигнута значительная экономия цемента и извести. Сксйклэтоскй! эффект превысил 600 руб. нз I мэ газобетона.

А п р о б а ц ил работы. Основные положения работы и полученные результаты обсуждены и долояени на научно-технических кон-Геренциях в г. Новсе::б;1рске и г. Пензе в 1993 году.

и у б л и к а ц и п. По результатам днсее_ртзции опубликовано 4 работы, подзнз ззлгкз на патент.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из г-ге текил, четырех глав, сб:днх выводов, списка лптерзту-ры из 120 наименований, изле.тлнннх на страницах гласинониспого тск-стз. Она включает рисунка и таблицы. Диссертация вы-

полнена в Нсвосп;ирско.м инженерно-строительном институте и в Московском институте пнг.енеров транспорта под руководством доктора техшпескпх наук, профессора Б.Л.Соломзтова.

• со,те?1аи:е работы

Во внесении обосновывается актуальность выбранной тгкы, скормулирог-ззы цель и задач:: исследований, научная новизна рзботы и ее :грз;гт:г^есксе значение.

. 3 первой главе приводятся технолэптн производства гззобетснсз, пл!ог;:;пгся в напюй стране и за рубекои.

Рассматриваются традиционные автоклавные технологии. Указывается, что большинство заводов нашей страны использует литьевую технологию с высоким В/Т, расходом цемента до 200 кг, извести до 150 кг на 1м3. Однако даже при таких высоких расходах марка газобетона по прочности часто не превышает 35 при средней плотности 800 кг/м3, В то. же время ряд заводов использует ударную технологию, что позволяет снизить В/Т с 0,5-0,55 до 0,38-0,4, и тем самым сократить расход цемента до 120 кг, извести до 100 кг на I м3. Применение ударной технологии позволяет получить автоклавный газобетон марки 35 при средней плотности 600 кг/м3. При рассмотрении зарубежных технологий указывается на то, что там обычно производится автоклавный газобетон марки 25-35 при средней плотности 400-500 кг/м3.

Рассмотрены неавтоклавные технологии газобетонов, наполненн . ых кислыми золами, ЗШС, молотым ишаком и др. Указано на то,что некоторые такие технологии предусматривают нетрадиционные способы твердения газобетонов: сушку горячим воздухом, естественное твердение. Отмечено, что практически все неавтоклавные технологии предусматривают высокий расход цемента - 300-350 кг на I м3. Имеющиеся неавтоклавные .технологии с невысоки;.! расходом цемента предпо-• -латают использование дефицитных компонентов - жидкое стекло, .доменный гранулированный шлак и др.

Описана технология газозолобетона на основе высококальциевых зол Эстонских сланцев, применяемая в Эстонии. Достоинством этой технологии является полное исключение цемента и извести и высокие технологические свойства газобетона, а недостатком - сложный двухступенчатый процесс термообработки, предусматривающий пропаривание и автоклаьирование.

Рассмотрены основные свойстга газобетонов и факторы, влияю-

пене на них.'

Во второй г л а 'в е приводится характеристика материалов, необходимых для изготовления неавтоклавного газозолобе-тскэ. Лзны. основные своЕстеэ извести, це:.:ентэ, алюминиевой пудри, погерхностнс-актшшого вещества /ПАЗ/.

Подробно рассмотрены высококальциевые золы Пзнско- Ачинских бурых углеГ. сухого отбора, в дальнейшем высококальциепие золы. Сп::скеп::?сл Слзппе-хгпгдческпе процессы, происходящие при горении у гл.-: нэ 7 даетсл хзрзкте рнстпка исходных кс:.п:спептов угля и полученных г результате его сгорания. Указано на неоднородность химического и Тазового ссстзг.з золи, ее активности. Говорятся о'тем, чте одна,* из r.iowjx сдер^лг.аг:пзх ¡¡акторов легохьэованая эош сухого отбора лгля-зтел достаточно высокое седерганзе трудногасяззх-сл оксидов к:)л::;лл п :.:зг;г.1л, поздняя гидратация* которых приводит к еерхезнй;.: деструктивны:- по следствия?.!. Приводится данные химического и рентгсноструктурнсго анализа золы, выполненные авторе:,!. Указывается из присутствие з золе оксидов хзлъцпя, мзгянл, белптз, кварца, ал:т:е-*ерр::тсв. вводится понятие активность за:;;. Под зк-тпгнссть:-:- понижается у средне нньГ: по нескольким результатом предел прочности при сглтпп образцов, изготовленных на тесте пермзльной густоты, приготовленном из чисто?! немолотой золы, пропаренных п гысуленных до постоянной массы по ре.тпму гэзозслсбетокэ. Б работе использовались Нзззрсвскяе и Приз-Бородинские зелы сухого отбора активностью 10, Г-*«, 15 и 25 Mía при удельной поверхности ICGO 5С00 с:.^/г с содерлзнпем свободного оксида кальция от 6 до 12 общего оксида кзльцг-л Г5-33 оксида кремния 23-41,*. Золы отбгл рзлись в Ги! и гедзх с различных котлов ТОЦ-3 г. Новосибирска.

Списаны основное свойства кислых каменноугольных зел сухого

отбора, получаемых при сжигании Кузнецких углей на ТЗЦ-З и ТЩ-5 г. Новосибирска /в дальнейшем кислые золы/. Приводятся результаты химического и рентгеноструктурного анализов данных зол. Указано, что в работе были использованы различные кислые золы, отбираемые в течение 1991-93 года на ТЭЦ. Золы содержат повышенное количество стеклофазы до 70-80 %, оксида 1фемния /до 60 %!, содержание оксида алюминия составляет от 15 до 20 общего оксида кальция не превышает 8 %. Содержание несгореьшего угля составляет 4-10 %. На рентгенограммах выявлено небольшое содержание белита, четырех-кзльциевого алшоферрита, полностью отсутствует свободные оксиды кальция и магния. Насыпная плотность зол 600-800 кг/м3.

Поставлена цель и задачи исследований.

Описаны основные математические методы, применяемые в диссертации, химические методы исследований: Приводятся ГОСТы, согласно которым исследовались основные свойства гозозолобетона.

•В третьей главе представлены' результаты экспериментальных исследований известково-цементных вяжущих, наполненных золами. Указывается на необходимость дополнительной активации высококальциевых зол. Приводятся результаты исследований, получен-■ные при затворении высококальциевых зол 3 % раствором муравьиной кислоты. При этом прочность пропаренных образцов возрастает до 20-30 МПа. Муравьиная кислота способствует своевременному гашению оксвда кальция и образует нерастворимые соли. Однако, муравьиная кислота является весьма дефицитным компонентом п кроме того ке дает такого высокого эффекта в ячеистом бетоне, какой она дает в плотных бетонах.

Г. компонентам, которые могли бы существенно улучшить и поз-гол;:гь получить более стабильные технологически свойства зольных пз;;олпй относятся кислые золы ТСЦ-3 и ТЗЦ-5 г. Новосибирска и не-

гашеная известь. Разработзна технология производства бесцементного известково-зольного вянущего» Технология предусматривает совместный исмол извести, высококальциевой и кислой золы /обе - сухого отбора/, формование, пропаривание. Содержание извести при этом не превышает 5 Д от общей массы.

В ходе оптимизации состава Х-Б использовались различные, вы-

сококальцпевые и кислые золы. Достаточно больсое отличие имели

кислые золы ТС'1-3 и ТсД-5. Так, если золы ТЕД-3 имели удельную

2

поверхность более 4СС0 с::/г. 'пористость 70 % и насыпную плотность иСО-оЗО кг/:.!3-, то золы ТСД-5 ;п.:ели удельную поверхность равную ГЗОО смс/г, пористость 60 й и насыпную плотность 8СС кг/м3. Применялись висскокэльдиегые зол и: Лззаровская и ¡{рш-Еородинская средне;; активностью 14-Ъ ¡^.а и удельной поверхностью 1000 см**/г и Дрща-Гсрсдинскзя средней активностью 25 .'.¡Да а удельной поверх-ностыо ЗССС см'/г. .Данные эксперимента свидетельствовали о том, что применение высоко кзлвдегых зол средней активность» 10-15 кисло;; золы тд',-~ и извести позволяет получать ХБ с прочностью при сглтии рзв'нсД ГС-30 '"а и средней плотностью 150С-Т70С кг/м3. Г случае пснслтзсвзннл г-ь-сскскпльциезо?. золы активностью 25 ,\2Та и кислой зслы ТДД-3 поучалось ХЗ с прочностью при сжатии 15 МПа при средне;; плотности 1330 кг/м3. Более низкая плотность объясняется больше:'; пористостью золы ТсД-3 по сравнению с золой ТЩ-5.

Дстановлена оптимальная тонкость помола смеси. Она зависит от удельной поверхности исходных зол. Так, при использования высококальциевых зол с удельной поверхностью ЮССсм^/г и кислых зол Т31-5 она была равна 3500 см~/г, а при использовании высскокал!»-

О

цпевых зсл с удельной поверхностью ЗСС0см~/г и кислых зол'1Щ-3 сна составила 4700 см^/г. В условиях массового производства бесцементного легкого бетона и газобетона, где золы весьма нестабиль-

ни по своей удельной поверхности тонкость помола может определяться не бесконечным определением удельной поверхности, а временем помола. В ряде экспериментов и в лабораторных условиях тонкость помола определялась лишь временем помола. Тем не менее это никак не отражалось на стабильность результатов.

Установлено оптимальное соотношение зола высококальцкавая: известь:золэ кислая. Проанализированы причины снижения прочности в случае изменения оптимального соотношения. В случае снижения содержания кислой золы повышается плотность. Показана положительная роль извести в-ускорении гидратации зольного оксида кальция.

Выбран оптимальный режим пропарки, даны результаты, получаемые в случае снижения и повышения длительности изотермической вы-дернки по сравнении с оптимальной.

Установлено, что наилучшим способом формования яшшется укладка смеси в форму, виброуплбтнение и проваривание в формах. Способ полусухого прессования оказался крайне неэффективным ввиду наличия трещин, связанных с несвоевременным гашением оксида кальция. Пропарка в формах позволяет избежать таких трещин.

Исследовано влияние -заполнителя на прочность при 'сжатии ИЗВ. Установлено, что замена 20 % активных компонентов зол и извести .на 20 % малоактивного при пропарке шлака и песка способствует сни-кению прочности на 25-30 дальнейшее увеличение доли заполнителя еще более сникает прочность.

Описаны основные свойства ИЗВ. Образцы, изготовленные из ИЗВ, как уяе указывалось имеют среднюю плотность равную 1300-1700 кг/м3, предел прочности при сжатии 45-30 ЫПа, при изгибе 1-2,5 Ша. Морозостойкость изделий - 50 циклов по ускоренной методике, коэффициент размягчения составил 0,9-1. Образцы не иг,¡ели трещин после нескольких суток пребывания в воде и последующей сушки горячим воз-

духом. На Образцах в возрасте I годэ после прспзригзнля отсутствовали усадочное л другие трецияы. Прочность также не снизилась. Сазов::)'; состав новообразований в гозрзсте 20 суток после пропарки представлен гидросиликзтзми кальция, кварцем, беллтом, гематитом. Присутствия оксидов кальция и магния практически пе обнаружено .

Проанализирована нолозательнзя роль кислой золн в 1ЕВ. Это - пре>:лс гссго способность образовывать пцросклпкатн кальция при взаимодействии с изгестьа в условиях пропарлвэния. Способность обуслсгсснз наличием в золе большого количества кислой сте-кяоТазн - аморфного креинезегз и алжосиликатного стекла. -Сто позволяет получить стабильные результаты при использовании различных гксококальцяегых зол. Громе того присутствие кислой зсян снижает содержание зольного оксида кальция в смзсп за счет снн-ження ввсскокалхаисгоЯ золы. Наличие легко;! клслсй зады псззодл-ет снизить сред!п::с плотность по сравнения с плотностью изделий нз очной высококальцневой зеле.

Укззз.чс, что несмотря нз стабильные :г достаточно высокие прочностное характеристик:! при вгодения псросбразовзтедл - а.то-мпниег-ой пудры в :ГЗ невозможно поучить газобетон высокой марки.

Исходя из этого была разработана технология приготовления изгестковс-цемоктно-зслъного вяжущего /ГГ13В/. Технаюгия предусматривает добавку к молотому ПЗЗ цемента в количестве 5 % от обще?. масса. Это позволяет повысить прочность при сжатии и изгибе в 1,5 раза и получить при введения порообрззезателя газобетон высокой марта. Исследованы основные свойства ИЦЗВ. Отмечено-, что присутствие цемента увеличивает содержание клинкерных минералов з смеси и ускоряет гидролиз стеклофззы, что ведет к повышения прочности.

В четвертой главе рассматривается технология и основные свойства газозолобетона, приготовленного на основе ИЦЗВ путем совместного помола извести и двух зол и последующей добавкой цемента.

Цриводятоя данные о влиянии содержания извести, цемента и заполнителя на прочность газобетона при сжатии. Прочность приведена к средней плотности 900 кг/м3. Соотношение зол при этом постоянно. Исследования показали, что снижение содержания в смеси извести с 5 до 2,5 % снижает предел прочности при сжатии с 7,5 до 5 МПа. При отсутствии извести прочность еще более снижается. Этот факт можно объяснить тем', что со снижением добавки извести снижается содержание в смеси гидросиликатов кальция, оксида кальция, присутствующего в золе, достаточно для вспучивания, но не достаточно для образования гидросиликатов. Увеличение добавки извести до 12 % не .приводит к увеличен™ прочности, т.е. содержание гидросиликатов не увеличивается, часть извести остается в свободном виде. Дальнейшее повышение содержания извести ведет к снижению прочности, т.к. начинают образовываться более высокоосновные гидросиликаты.Снижение расхода цемента также приводит к снижению прочности. Присутствие заполнителя /ишака, песка/ как и в .ИЗВ приводит к снижению прочности. Так, добавка 20 % шлака по массе .снижает прочность до 5 МПа, а добавка 30 % ишака сникает прочность до 3,5 МПа. Отрицательно влияет на прочность и добавка плотных заполнителей - песка-щебня. По-видимому присутствие неактивного заполнителя лишь нарушает пористую структуру газобетона, что водет к ухудшению прочностных показателей. Результаты были аналогичными и при-использовании других высококальциевых и кислых зол. При замене кисло!: золы на молотый песок прочность снижалась в 5 раз, что говорит о его слабой активности при пропарке и взаимо-с пзгестю. Гаю рассмотрено влияние отношения вя^-уищх

компонентов - высококальциевой золы, извести и цемента /С/ к кремнеземистому компоненту кислой золе /5"/ на свойства газобетона при оптимальном содержании цемента и Извести. Б дальнейшем данное соотношение упоминается как C/J . Проанализированы причины влияния С/S на прочность газобетона. Отмечено, что увеличение С/S понижает водопотребность и повышает плотность газобетона при прочих равных условиях, что вызвано снижением содержания легкой пористой кислой золы. Указано, что все результаты достаточно стабильны при использовании различных высококальциевых зол. Однако при C/S = := 100:0 результаты крайне нестабильны и.зависят от активности высо-кокалЩиевых зол, но даже в лучшем случае прочность в 2 раза ниже, чем при оптимальном C/S .

. Исследовано злияние тонкости помола смеси на свойства газобетона' при оптимальном C/S и оптимальном содержании цемента и извести. Исходные смеси тлели среднюю удельную поверхность равную 2200 см^/г при использовании высококальциевой золы с удельной поверхностью 1000 см2/г и активностью 15 МПа и кислой золы ТЭЦ-5 с

л

удельной поверхностью 2800 см /г. При использовании высококальциевой золы с удельной поверхностью ЗОООсм^/г и активностью 25 Ша

Г)

и кислой золы ТЩ-3 с удельной поверхностью 4200 смл/г удельная

О

поверхность исходной смеси составила 3200 см"Д. При зтом предел прочности при сжатии, приведенный /здесь и далее/ к плотности 900 кг/м3 у образцов, изготовленных на немолотых смесях составил соответственно 3,5 и 4 Ша. Установлено, что помол до удельной поверхности в первом случае равной 2700; а во втором 36ОС см"/г позволяет повысить прочность соответственно до 7-3 МПз. Б обеих случаях здесь, и далее смеси мололись в течение одинакового времена, различная удельная поверхность молотых смесей был") гызгзза лхиь рзз-л:гч:;ой удельной поверхность:: ¡:сх; дных ксмпснег.ои. Z:/íz.i дс удс-л:-

ной поверхностью исходных компонентов. Помол до удельной поверх-

9

нести соответственно 3500 и 4800 см',/г позволяет достичь прочности равной 7,5 и 9 МПа. Б целом несмотря на некоторые различия по* О

вкиение удельной поверхности с 2700 до 3500 см /г 'и с 3600 до

Г)

4800 см'Уг повышает прочность на с 7,1 до 9 Г.-ПТа, что не так уж'существенно. Таким образом, необходимость более тонкого помола связана главным образом с необходимостью ускорения гидратации зольных оксидов кальция и магния. Повышение удельной поверхности смеси до 4000-5200 см2/г не способствует повышению прочности.

Г)

Сверхтонкий помод до удельной поверхности 7500-8000 см /г способствует снпкенпю прочности до 4,8 ?Л1а.

Благоприятное воздействие помола на прочность можно объяснить тем, что в процессе помола разрушается стеклоободочка, пок-. рывавщзя активные минералы вксококальциевой золы, кроме этого повышается однородность смеси, что очень важно. Помол до удельной

гу

поверхности равной 7500-8000 смс/г чрезмерно измельчает золы, в том числе.структурообразующие компоненты - кварц и др.С этим Ъ)оа-но связать падение прочности. Плотность при прочих равных условиях та ¡же повышается, что связано с измельчением пористой кислой золы. Что х:е касается водопотребности, то она во всех случаях ост б с' т' я ..с/.з'-р.'ной. Сто связано с тем. что т: '••. ••» помола повышается водопотребность высококальциевой золы в силу ео измельчения и снижается водопотребность кислой золы б силу разрушения сс пористой- структуры.

Был испробован вариант емкостного помола извести и высококальциевой золы с последующей.добавкой немолотой кислой золы и цемента. Прочность при этом снижается в 1,5 раза. Таким образом, помол благоприятен и ;вдя кислой золы. Оптимизация всех исследуемых параметров в дальнейшем производилась при удельной поверхности мо-

лотой смеси, равной 3500-4800 см^/г.

- 3 холе исследований было установлено влияние способа формования, температуры воды затворения, В/Т на свойства газозолобето-на. При этом газобетон на высококальциевых золах о удельной по-

ty

верхностью Т000 см /г и кислых золах с удельной поверхностью 2800

о .

см /г приготовлен при В/Т = 0,4-0,55. Температура воды затворения была равна 70°. Подвижность по Суттарду в зависимости от В/Т изм~-няласъ от Э до 15 см.

Установлено, что В/Т в этих пределах не влияет на прочность газобетона, приведенной к одинаковой плотности, по с увеличением В/Т с 0,4 до 0,55 средняя плотность сни.хаетоя с 940 до 700 кг/м3 по литьевой технологии.

Применение впбротехнслогии несколько повисает плотность без прироста прочности. Это явление можно объяснить тем, что в экспериментах использовалась горячая вода, что приводило к быстрому . гспучстзних», которое начиналось сразу не после заливки и заканчивалось через 3 минуты. Вибрация, происходившая в процессе вспучивания, не давала эффекта.

Енл проведен второй эксперимент о использованием гысококяль-

О

циеъых зол с удельной поверхностью 3000 ctt"/v и кислых золах с удельной поверхностью 4300 crß/т, отличам-шхея большей зодопот-рзбностъю. При зтем В/Т изменялось в пределах 0,47-0,60. Температура воды затверепия было равна 30, <10, 50, СО0.

В этом случае В/Т практически не влияло нэ прочность, приведенной к одинаковой плотности, но увеличивало подвижность по Суттарду с 8 до 15,5 см. На подвиги ос тъ оказывала влияние и температура воды, с ее повксеикеы подзпхность уменгплае-. Лзмене ¡по подвижности по Суттарду с 8 до 13,5 с:.: позволяло сч::з;гл ть с 960 до 700 кг/м3 по литье-ген технологии, .-^ленг.гие ^fiporex-

нологии при В/Т=0,47-0,5 снижало плотность на 50 кг/м3 по сравнению с литьевой технологией, но пропорционально снижалась .и прочность. Температура воды затворения была при этом равной 40-50°. Снижение те-пературы воды затворения до 30° снижало прочность в 1,5 раза, что объясняется затруднением процесса вспучивания, большими напряжениями, возникающими в сырце,- и трещинами. Сроки вспучивания при температуре воды затворения 40-50° били равны: начало 4-5 мин, конец 10-12 мин. При температуре воды затворения равной 30° вспучивание осуществилось за УЯ-оО мин, а при температуре 70° - за 1-3 мин.

, Пластическая прочность росла главным образом пропорционально температуре еоды затворения. Во всех случаях но окончании процесса вспучивания пластическая прочность была достаточной дчя того, чтобы смесь не оседала.

Таким образом, серия экспериментов показала,.что повышение В/Т с 0,4 до 0,6 способствует повышению подвижности массы по Сут-тарду с 8-9 до 15-15,5 см, средняя плотность при этом также значительно снижается. Однако прочность, приведенная к одинаковой " плотности практически не меняется, что,не согласуемся с уже известными теориям! о благоприятном влиянии низкого ВА на прочность газобетона. Такой факт можно объяснить тем, что в качестге основного вяжущего здесь использу.ется не цемент, а высококалшиевая зола. По-нашему мнению в высококальциевых золах не действует закон- водоцементного отношения. Ото можно объяснить тем, что активные компонент!: золь* покрыты егеклооболочкой, к избыток воды лучше, чем недостаток.

Выявлено также, что повышение температуры воды затворения ускоряет вспучивание и уменьшает подвижность по Сутторду. с першением подвижности по Суттлр;^' при прочих равных условиях грекд вс пучим пил удлиняется.

Изучено влияние вида и количества ПВЛа на свойства газобетона. В процессе исследований использовалось два вида ПВА, оказавшихся наиболее- приемлемыми. Установлена оптимальная концентрация обоих компонентов. Показано, что повышение концентрации сверх оптимума одного из них повышает водопотребность смеси, а повышение концентрации другого замедляет рост пластической прочности, что ведет к оседании смеси. Оба ПАВа не являются дефицитными и применяются в весьма малом количестве.

Изучено влияние вида и режима термообработки на свойства газобетона. Отмечено, что наилучшим видом термообработзги является пропариванио. Общий цикл пропаривания не превышает по времени 12 часов. Контрольные образцы, -в которых, однако вместо кислой золы был молотый песок, про или автоклавную обработку в заводских условиях. При этом прочность была не выше прочности пропаренного газобетона на кислой золе. Из этого следует вывод, что кислые золы при взаимодействии с известью образуют гидросиликаты при про-паривэнни не хуке, чем песок при автоклавпровактш. Непроверенные образцы после 40 суток пребывания в нормальных условиях л-ели прочность в 7 раз нкке, чем после пропарки. Это объясняется крайне вялым взаимодействием извести и кислой стеклсфэзы в нормальных условиях. На рентгенограммах гидросиликатов калыцш не обнаружено.

Исследовано влияние активности извести, внеокопальцлевой золы и цемента на прочностные показатели газобетона. В ходе всех экспериментов активность извести была равна 70, 50 и 30 П. установлено, что снижение активности извести с 70 до 50 Г> снижает прочность при скатии с 7,5 до 7 ГПТа, а снижение активности до 30 % сникает прочность до о ".Га. Таким образом, ехкеале активности извести с 70 до 30 % станет прочность л:гль <} Такое стнссптельнс небольшое сниглшгэ '. точности сбълсчлэгс-: нзлтдем з

висококальциевой золе "резервной" извести. Если учесть, что активность извести в условиях г. Новосибирска практически не бывает ниже 50-00 %, то прочность едва ли будет ниже 7-7,5 МПа.

В ходе экспериментов использовались различные высококальциевые золы активностью 10, 15 и 25 МПа. Предел прочности при сжатии пропаренного газобетона, изготовленного с применением данных зол составил соответственно 7, 7,5 и 9 Ша. Таким образом, с повышением активности золы в 2,5 раза прочность газобетона возрастает с 7 до 9 1Л1а при средней плотности 900 кг/м3.

Что же касается активности цемента, то ее изменение от 20 до 40 Ша практически не влияет на прочность газобетона.

Но оказывает существенного влияния на прочность газобетона и оодормшЕо несгоровдкх частиц в кислой золе. Так при повышении их содержания с 4 до 12 % прочность не изменилась.

Наконец, был проведен эксперимент, в котором'использовалась висококалышовал зола активностью 13 Ша, известь активностью

%

60 цемент активностью 20 Ша и кислая зола с содержанием кос-горовших частиц 12 %, При средней плотности 300 кг/м3 прочность с оо та вила 7 Ша.

Результаты экспериментов свидетельствуют о том, что при сомом наихудшем "раскладе" прочность газобетона при сгштни оказывается на ниже 6 МПа, а при самом наилучшем не'прошпает 9 Ша. Прочность с течением времени не снижается. По-нашему мнения в условиях массового производства с учетом того, что для малоэтажного строительства вполне достаточно мзрки газобетона равной Зр едва ли есть необходимость в каждодневной корректировке состава в зависимости от качества исходных компонентов. Однако контроль за прочностью,,морозостойкостью и содержанием свободных оксидов кальция и магния в пропаренных изделиях не об хода.!.

По,пробно изучен фазовый состав новообразований. Установле-ю, что при использовании высококальциевых зол активностью 10-Г5 ffla и удельной' поверхностью 1060-1400 см2/г большая часть окладов кальция и магния гасится во время пропаривания. /ник 2,40 А уменьшается в 3 раза/. После пропаривания по данным химэнализэ его содержание не превышает 0,5 % от всей массы. Через I месяц после пропаривания его содержание уменьшается еще на 30 %, а в возрасте 7 месяцев пик 2,40 А исчезает. Поздняя гидратация оксидов кальция и магния не сопровождается появлением трещин и снижением прочности, что объясняется малым содержанием данных оксидов в газобетоне и наличием резервных пор при расширении объема.

Наиболее интенсивным является пик 3,04-3,06 А, свидетельствующий о наличии гидросиликатов кальция. Гидросиликаты появляются сразу после пропаривания. С течением времени интенсивность данного пика практически не меняется. Согласно данным ДТА гидросилп-катная группа представлена низкоосновными CSH(13), высоко-

основныж CxSH(c), CsSH и C.SHВсе данные гпдросиликаты образуются в результате взаимодействия извести с аморфным кремнеземом и алкмосиликятнь-м стеклом при пропаривают.

В процессе пропаривания резко уменьшается пик 4,?3, свидетельствующий о наличии извести, которая образует гидросиллгаты. На ряде рентгенограмм присутствие извести обнаружено через 3-4 месяца после пропарки, однако в возрасте 7-10 месяцев она почти-всегда исчезает, переходя в карбонаты кальция.

В возрасте I сутки после формошння появляется зттриг.'и:, большая часть которого разрушается при ггрспаривании, переходя либо в мсносульфоалюминз'гы, либо в соединения 'типа ЗСз A¿o03 CaÄOg 12Я2С. Б дзльнс-йшем зт:рлннт голко-т:> nc'iessei. Его присутствия не обнаружь ю и дзкчым ,7ГА. Iii oí. ;ру.ге;;о г.

присутствия гипса. Поэтому дальнейшее образование эттриигита исключено. Присутствие аморфного кремнезема согласно ряду исследо--ваний таю-:;е разрушает оттрингит и препятствует его появлению в дальнейшем. С течением времени исчезают ,и моносульфоалюминаты, переходя в мопокарбоалюминаты кальция.

Что ко' касается кварца и оксидов железа, то их содержание практически не уменьшается со временем, что говорит о их малой активности в неавтоклавных условиях. Белит гидролизуется весьма медленно. Его присутствие обнаружено и через I год после пропаривания.

У непропаренного газобетона в возрасте 45 суток пребывания в нормальных условиях не обнаружено присутствия гидросиликатов.Отмечено наличие интенсивного пика 3,03 А, свидетельствующего о присутствии карбонатов кальция. Таким образом, в нормальных условиях известь переходит не в гидросиликзты, а в карбонаты. Невелико содержание оксидов кальция и магния, что свидетельствует о том, что и в нормальных условиях происходит их гидратация.

Проанализированы рентгенограммы газобетона, изготовлена' нд Ирша-Бородинской золе активностью 25 ЫПэ и удельной поверхностью 3000 см^/г. Отличительной особенностью, является полное отсутствие оксидов кальция и магния в возрасте 10 суток после пропаривания. Таким образом в более тонкодисперс'ных золах процессы гашения идут интенсивнее. Отмечено присутствие кварца, белито, гидросиликатов, моносульфоэлюмин-атов. Крайне мало содержание зттрингита.

■ Таким образом, совместное использование кислой и высококальциевой золы, з такг.е извести к цемента позволяет получить благоприятный фазовый состав зольного газобетона.

Отмечено также, что основные реакции в газобетоне, ПЗВ и 1ЩЗЗ идут по двум главным направлениям. Первое - взаимодействие извести с кисл'ой стеклофазой с образованием гидросиликатов кальция, второе - гидратация клинкерных литералов, содержащихся.в зо-

ле и цементе.

Рассмотрены основные свойства газобетона. Сказано, что в процессе пропаривания он набирает 'до 70 % от прочности в абсолютно сухом состоянии. Суыкз горячим воздухом в течение 25 суток после пропаривания повышает прочность еще на 20 %. В возрасте I года прочность газобетона не изменилась. Зто связано с тем, что в газобетоне происходят одновременно структурообразующие процессы - гидратация минералов, взаимодействие извести со стекло-фазой и деструктивные процессы - усадка, карбонизация. В случае послепропарочной сушки на воздухе бетон набирает 100 % прочность в возрасте 20-28 суток.

Морозостойкость газобетона в растворе , равна 55

циклам, в воде образцы выдержали 25 циклов, с коэффициентом 0,9, далее испытания не проводились. Трещины и разрушения в обоих случаях отсутствовали.

Газобетон также выдерлал 15 циклов попеременного увлег.не-ния-Ексуиивалсл по режиму: замачивание 2-3 суток, сушка до постоянной мзссы горячим воздухом либо на воздухе до равновесной в-ла.тассти. Прочность при этом не снизилась. В процессе испытаний появлялись усадочные трещины с шириной раскрытия 0,05-0,15 мм, однако к ко;щу испытаний все трещины визуально закрылись.

Коэффициент размягчения газобетона равен 0,8, водопоглоще-ние 40-45 % при средней плотности 900-850 кг/м3, после пропарочная влажность с повышением В/Г с 0,4 до 0,6 повышается с 28 до 38

Структура, газобетона достаточно хорошая. При средней плот-' поста 7С0-750 кг/м3 преобладают круглые поры диаметром до 0,5 , толщина меяпоровых перегородок 0,2-0,3 мм. С повышением средаеЗ плотности до 850 кг/м3 диаметр пор уменьшается до 0,2-0,4 мм при

толщине межпоровых перегородок до 0,4 ш.Дальнейшее увеличение плотности до 950 кг/м3 приводит к тому, что здесь господствуют , поры невидимые ни визуально, ни под микроскопом.

Коэффициент теплопроводности при плотности 900 кг/ы3 составил 0,26 ВТ/м С, при плотности 700-800 кг/м3 он изменялся в пределах 0,18-0,22 ВТ/м С. Это позволяет строить здания с толщиной наружной стены не более 30 см.

Усадка при средней плотности 850 кг/м3 оказалась равной 1,7-2,0 мм/м при В/Т = 0,4-0,6, что свидетельствует о повышении усадки с БД. Усадочные трещины после сушки до постояннной массы отсутствовали.

В возрасте 5 месяцев после пропарки на образцах появляются усадочные трещины. Процесс продолжается в течение 2 месяцев, после чего прекращается. Ширина раскрытия трещин к концу процесса трещинообразования достигает 0,05-0,08 мм. В возрасте 8-10 месяцев часть трещин визуально закрывается. При средней плотности . 700-750 кг/м3 бетон вообще не имел никаких трещин. Из этого можно сделать вывод о том, что со снижением плотности усадка снижается. Снижения усадки можно достичь путем снижения Б/Т, после-пропарочной сушки и снижения средней плотности, введение пористого заполнителя хотя и снижает усадку,' но вместе с тем резко снижается и прочность.

Отмечено, что данная технология позволяет получить газобетон плотность» 700-1200 кг/м3, прочностью на сжатие 3,5-20 !Ша и на изгиб Г-'М ,'!Г;а. Описана технология и свойства газобетона, приготовленного на заводе железобетонных пв.вдлнй Й I г. Новосибирска. Выпущенные блоки по литьевой технологии имел:: марку 50-75 при средней плотности 050-920 кг/м3. Экономический э.^ект, достигнуть:!! за' счет сокращения расхода цемента в 5 раз, извести в 3 раза по срамюнию с автоклавной заводской технологией,"а '

том числе расход цемента не превышает 5 % от общей мзссы.

5. Определены физико-технические и эксплуатационные свойства легкого плотного бетона и газозолобетона. Показано, что плотность, прочность, морозостойкость, водостойкость, теплопроводность и другие свойства материалов удовлетворяют требованиям нормативных документов.

6.Разработана рациональная технология приготовления легкого плотного бетона и газобетона, наполненного золами. Принципиальная особенность предложений технологии - исключение процесса автокла-вирования и сокращение расхода цемента в газобетоне в 3-4 раза

по сравнению с традиционной автоклавной технологией. При этом технологические свойства газобетона, наполненного золами, не уступают свойствам автоклл "того газобетона. Свойства бесцементного бетона превос" свойства бесцементного силикатного ки]>-

„й состав газозолобетона получил промышленное не железобетонных изделий Л г. Новосибирска* при роительных блоков для жилищного строительства с эффектом свыше ООО руб. на I м3 изделия. _>ные положения и резулггаты диссертационной работы опу-тны в следующих печатных трудах: ■

1. Костин Б.В.,,Соломатоз В.И. Структурообразонание и свой-а газобетона, наполненного золами //Изв. ВУЗов: Строительство ¡рхнтектурз, -1993, - Л; 5-6

2. Костин Г.Гч Возможноетв использования еысококзлвшюеых зол в производство плотных бетонов //Изв. ВУЗов: Строительство и архитектура, - 1993, - .'5 7-8.

3. Соломатов Б.И., Костин Б.В. Возможность использования отходов ТОЦ в .ттищнем строительстве //Тезисы докладов научно-технической конференции. - Новосибирск; - 1993 г.

также за счет замены автоклавирования на пропаривание превысил 600 руб. на I м3. Отмечено, что данная технология позволяет повысить производительность по выпуску блоков за счет замены заня-•

тых под панели автоклавов на пустующие пропарочные камеры.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обоснована возможность получения высокоэффективных и экономичных легких бетонов конструкционно-теплоизоляционного назначения путем совместного использования высококальциевых и кислых зол Новосибирских ТЭЦ. Впервые получен бесцементный легкий бетон неавтоклавного твердения 'плотностью 1300-1700 кг/м3 и маркой 100-300. Получен газозолобетон марки 35т-75. при средней плотности 700-900 кг/м3.

2. Методами рентгенофазового анализа и ДТА уо^чновтон^ кономерности взаимодействия высококальциевой и кис. вестью, цементом, а также друг с другом. Выявлено обр. .лза'. гидросиликатов типа С^^ , С5Н(13) ., С25Н-С , С2Я1 С35Н2 . , обеспечивающих стабильность состава новообразован^ и свойств материала.

3. Оптимизированы составы бесцементного легкого бетона, п^' лучаемого на базе высококальциевых и кислых зол с добавкой извести.

4. Оптимизирован состав газозолобетона, полученного на основе известково-цементного вях:ущего, наполненного высококэльцне-вой и кислой золой. Данное наполненное вяхущее получается путем совместного помола извести и зол до удельной поверхности ЗЗСО -- 4800 см2/г с последующей добавкой цемента. При этом оумызрньй расход цемента и извести не превышает 10,0 % от обиз;. массы, ь