Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цели и задачи исследования 10
1.1 Основные предпосылки по проектированию состава сухой смеси для изготовления газобетона
1.2 Способы улучшения микроструктуры газобетона 30
1.3 Дисперсное армирование как способ улучшения эксплуатационных свойств газобетона 40
1.4 Повышение эффективности порообразования при изготовлении газобетона 49
1.5. Обоснование цели и задач исследования 56
2. Используемые материалы и методы исследования... 61
2.1 Характеристика сырьевых материалов
2.2 Методика изготовления сухой смеси заполнителя и добавок (ССЗД) и опытных образцов газобетона из нее 65
2.3 Методика определения косвенного показателя реологических свойств газобетонной смеси в процессе перемешивания
2.4 Методика определения реологических свойств модельной золосо-держащей смеси 69
2.5 Анализ и статистическая обработка результатов опытов методами математического планирования эксперимента 72
3. Разработка составов сухих золосодержащих смесей для изготовления газобетона и регулирование его свойств с помощью химических добавок 76
3.1 Исследование свойств золоцементных растворов в зависимости от состава смеси 76
3.2 Влияние характера среды на вспучивание газобетона на основе золы гидроудаления 79
3.3 Разработка базовых составов сухой золосодержащей смеси для из готовления газобетона
3.6 Влияние добавок - ускорителей твердения на раннюю прочность золоцементного раствора
3.7 Влияние комплексных добавок на структуру и раннюю прочность газобетона
3.4 Исследование структуры и свойств газобетонной смеси в зависимости от режима перемешивания 93
3.5 Влияние способа изготовления газобетона на его структуру и физико-механические свойства 98
3.8 Выводы
4. Исследование структуры и свойств газобетона на основе сухой золосодержащей смеси, содержащей в своем составе отработанный текстильный корд
4.1 Общие сведения о текстильном корде 103
4.2 Кинетика вспучивания газобетониой смеси в присутствии отработанного текстильного корда 108
4.3 Влияние отработанного текстильного корда на структуру и физико-механические свойства газобетона
4.5 Выводы
5. Практическое использование результатов работы
5.1 Производственная проверка составов и способа изготовления газобетона на основе предварительно приготовленной ССЗД 120
5.2 Технологические рекомендации по изготовлению ССЗД для изготовления газобетона 126
5.3 Технико-экономическая эффективность производства газобетона на основе предварительно приготовленной ССЗД J29
5.4 Выводы 133
Общие выводы 134
Список использованных источников 136
- Дисперсное армирование как способ улучшения эксплуатационных свойств газобетона
- Методика изготовления сухой смеси заполнителя и добавок (ССЗД) и опытных образцов газобетона из нее
- Влияние характера среды на вспучивание газобетона на основе золы гидроудаления
- Кинетика вспучивания газобетониой смеси в присутствии отработанного текстильного корда
Введение к работе
Актуальность. Повышение теплозащитных свойств ограждающих конструкций и снижение стоимости строительства являются приоритетными задачами современной стройиндустрии. Решение этих задач возможно за счет использования при изготовлении конструкций теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных газобетонов на основе техногенных отходов, прежде всего, зол и шлаков ТЭС. Неавтоклавные газобетоны получают второе (после 50-х годов прошлого века) рождение и этот «ренессанс» обусловлен относительной простотой технологии их изготовления, несравнимо меньшей металлоемкостью и энергоемкостью оборудования для его производства и, в итоге, низкими капиталовложениями в организацию его производства. В тоже время, неавтоклавные газобетоны, как правило, характеризуются нестабильной ячеистой структурой и эксплуатационными свойствами. Кроме того, технология требует четкого выполнения всех операций в строгой последовательности с применением дорогостоящего оборудования, а также использования энергоемкого процесса помола кремнеземистого компонента. Решить эту проблему можно путем изготовления газобетона естественного твердения с предварительным приготовлением сухой смеси, содержащей все необходимые компоненты, что значительно упрощает технологию. Анализ современного состояния производства сухих смесей показывает, что в их разнообразной номенклатуре практически отсутствуют минеральные вспучивающиеся смеси, пригодные для заполнения многослойных ограждающих конструкций и выполнения других теплоизоляционных работ, как в процессе строительства, так и в процессе эксплуатации зданий. Подобные импортные материалы нередко базируются на использовании полимерных связующих; они дороги, небезупречны в пожарном отношении и не соответствуют по долговечности основным несущим конструкциям каменных зданий. Сухая смесь для изготовления высокопористого материала является новым видом сухой строительной смеси, и поэтому изучение структуры и свойств газобетона естественного твердения на основе сухой смеси, а также разработка
составов и технологии производства сухой смеси является актуальной задачей. Актуальность темы определила цель и задачи работы.
Цель исследований: на основе физико-химических закономерностей взаимосвязи структуры и свойств высокопористого материала разработать составы и технологию производства сухой золосодержащей смеси для изготовления газобетона естественного твердения.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
обосновать требования к составу сухой смеси с позиции формирования структуры газобетона;
разработать составы сухой смеси на основе золы гидроудаления для изготовления газобетона;
оптимизировать составы сухой золосодержащей смеси с помощью химических добавок с позиции улучшения структуры и физико-механических показателей газобетона;
разработать методику определения косвенного показателя реологических свойств газобетонной смеси в процессе перемешивания;
исследовать влияние длительности перемешивания газобетонной смеси на структуру и свойства газобетона;
обосновать возможность использования отработанного текстильного корда в качестве дисперсно-армирующей добавки и изучить его влияние на струк-турообразование и эксплуатационные свойства газобетона на основе сухой золосодержащей смеси;
провести производственную проверку составов и технологии изготовления газобетона на основе сухой золосодержащей смеси;
оценить технико-экономическую эффективность производства сухой золосодержащей смеси для изготовления газобетона.
Научная новизна:
- определены физико-химические предпосылки формирования структуры газобетона на основе сухой смеси;
получены математические модели зависимостей средней плотности, предела прочности на сжатие и коэффициента конструктивного качества газобетона на основе сухой смеси от В/Т-отношения и содержания алюминиевой пудры;
установлены зависимости физико-механических свойств газобетона на основе сухой смеси от содержания химических добавок и продолжительности перемешивания газобетонной смеси;
разработана методика определения косвенного показателя реологических свойств газобетонной смеси в процессе перемешивания;
- обоснована возможность использования отработанного текстильного
корда в качестве дисперсно-армирующей добавки;
- выявлен характер формирования структуры газобетона и установлены за
висимости физико-механических свойств газобетона от содержания отработан
ного текстильного корда.
Практическая значимость. Разработаны составы и технология производства сухой золосодержащей смеси для изготовления газобетона со средней
"2
плотностью 450-500 кг/м . Применение техногенных отходов: золы гидроудаления и текстильного корда, полученного при переработке старых шин, позволяет расширить сырьевую базу, повысить технико-экономические показатели газобетона, улучшить экологическую ситуацию в регионе. Разработаны технические условия и определена технико-экономическая эффективность производства сухой золосодержащей смеси для изготовления газобетона.
Внедрение результатов. Осуществлена производственная проверка составов и способа изготовления газобетона на основе сухой золосодержащей смеси на ЗАО «ТЖБИ-4» (170017, г. Тверь, ул. Коняевская, д. 1, тел. (4822) 53-27-46, e-mil: , web-сайт: ). Изготовлена партия сухой золосодержащей смеси, из которой получены опытные образцы мелких стеновых газобетонных блоков. Методические разработки и результаты исследований использованы в учебном процессе по специальности 270106 - «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Достоверность результатов обусловлена применением научно-обоснованных методик; применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов; использованием современного метрологически поверенного измерительного оборудования; полученными практическими результатами, не противоречащими выводам известных положений в области решаемых задач.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения»; Девятые академические чтения РААСН (Пенза-Казань, 2006); 7-й Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2006); Всероссийской конференции аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Рациональное природопользование» (Ярославль, 2006); Международной научно-технической конференции «Новые энерго- и ресурсосберегающие технологии в производстве строительных материалов» (Пенза, 2006); Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (Пенза, 2006); 10-й международной научно-практической конференции «Высокие технологии в экологии» (Воронеж, 2007); II всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (Пенза, 2007), а также на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава ТГТУ (Тверь, 2006 - 2009).
Публикации. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 16 печатных работах, в том числе 2 статьи опубликованы в изданиях из перечня ВАК РФ. Получены 1 патент РФ на изобретение и 1 решение на выдачу патента на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов. Содержит 166 страниц, в том числе 139 страниц машино-
писного текста, 40 рисунков, 23 таблицы, список использованных источников из 142 наименований, 3 приложения. На защиту выносятся:
теоретическое обоснование возможности получения сухой золосодержа-щей смеси для изготовления газобетона;
установленные закономерности формирования структуры и физико-механических свойств золоцементного раствора и газобетона от содержания основных компонентов, химических добавок и продолжительности перемешивания газобетонной смеси;
экспериментальные данные о влиянии отработанного текстильного корда на формирование структуры и физико-механические свойства газобетона на основе сухой золосодержащей смеси;
результаты производственной проверки составов и технологии изготовления газобетона на основе сухой золосодержащей смеси.
Дисперсное армирование как способ улучшения эксплуатационных свойств газобетона
Практически все разновидности неавтоклавных ячеистых бетонов имеют низкую сопротивляемость растягивающим напряжениям и повышенную хрупкость, в результате чего изделия приобретают нежелательные сколы и трещины при изготовлении, транспортировании и монтаже. Кроме того, они характеризуются высокой усадкой, что приводит к интенсивному трещинообразованию и даже разрушению изделий. Усадка ячеистых бетонов неавтоклавного твердения плотностью 300-400 кг/м3 может достигать 7 мм/м. Эффективным способом устранения указанных недостатков является дисперсное армирование ячеистого бетона волокнами, обеспечивающее существенное улучшение прочностных и деформативных свойств материала, а также повышение эксплуатационной надёжности изделий [101-104].
Существуют дисперсные волокна различного происхождения: синтетические, минеральные, древесные. Попытки использовать в качестве арматуры органические волокна растительного и животного происхождения были известны с давних времен. Исследовались возможности применения джутовых, сизале-вых, кокосовых, целлюлозных и других волокнистых материалов. Эти волокна имеют большое водопоглощение, что требует существенного повышения водо-цементного отношения. Проблематичны также вопросы долговечности армированных такими волокнами композиционных материалов. В большей мере предъявляемым требованиям отвечают синтетические волокна: нейлоновые, полиэтиленовые, полипропиленовые и др., которые, как установлено многими исследованиями, не поддаются коррозии под воздействием среды гидратирую-щихся цементов. Все синтетические волокна имеют плохую смачиваемость, при этом их сцепление с цементным камнем весьма мало и обуславливается в основном силами механического заанкеривания. Вопросы сцепления фибры с цементным камнем до сих пор остаются актуальными, требующими решения. Для улучшения сцепления рекомендуется применять фибры с рельефной (изогнутой) поверхностью, а также обработку фибр полимерными материалами [101].
Значительный интерес представляет применение синтетических волокнистых материалов, которые являются отходами промышленного производства. К ним относятся, в частности, полиамидные волокна, используемые при получении шинного корда.
В такой смеси газообразная фаза находится внутри суспензии, состоящей из твёрдых частиц вяжущего и наполнителя, разделенных прослойками воды. Структура, изображенная на модели, всегда нагружена (F). Величина нагрузки на сформировавшиеся при перемешивании смеси элементы структуры зависит от массы вышележащих слоев [105]. Любая структура в условиях земного тяготения испытывает гравитационные нагрузки и остаётся устойчивой по отношению к ним до тех пор, пока напряжения, возникающие между отдельными её элементами, меньше прочности сцепления этих элементов между собой. Накопление дефектов в макроструктуре начинается в тот момент, когда напряжения, вызванные воздействием внешних сил, окажутся способными превысить прочность сцепления между любыми двумя частицами твёрдой фазы. Утрата сцепления приводит к смещению частицы в пространстве и разрыву агрегатного образования, составляющего межпоровую перегородку в макроструктуре ячеи-стобетонной смеси. Разрывы между мелкими порами сначала приведут к увеличению среднего радиуса пор за счет их слияния, а затем к осадке пористой структуры. Повысить устойчивость поризованных смесей можно за счет введения дополнительных элементов твердой фазы (волокон), у которых длина существенно больше размеров поперечного сечения. Этот факт подтверждают многочисленные исследования [102, 103, 104, 106, 107].
Большинство работ в области дисперсного армирования ячеистых бетонов посвящено исследованию влияния фибры на свойства пенобетонов. Исследования [108, 109] показали, что дисперсное армирование синтетическими волокнами способствует не только снижению деформаций усадки, но и понижению проницаемости и теплопроводности в результате улучшения макроструктуры материала. Так в пенобетоне с добавкой дисперсной арматуры в количестве 6 % от объема твёрдой фазы количество открытых пор составляет 2-6 %, капиллярных - 47-66 %, резервных - 28-51 %; в равноплотном пенобетоне без добавки: открытых пор 8-15 %, капиллярных - 61-73 %, резервных - 12-31 %. Эти данные подтверждают исследования, выполненные в работах [106, ПО]. В структуре образцов, содержащих базальтовое волокно и модифицирующую добавку, содержащую опоку, растворимое стекло и суперпластификатор С-3 преобладает равномерное распределение пор по размерам.
В настоящее время проводятся исследования по использованию тончайшего волокна «Фибрин» (ISO 14001:1996) в технологии суперлегкого теплоизоляционного пенобетона [111, 112]. Данное волокно производится непрерывным спо собом из гранул полипропилена путем экструзии и вытяжки при нагревании. Производитель «Фибрина» - Англо-Датская компания ADFIL UK. Оптимальная длина волокон «Фибрин» для получения ячеистого бетона составляет 12 мм. Данное волокно не только значительно снижает образование внутренних микротрещин, но и способствует микроструктурному уплотнению межпоровых перегородок, что повышает долговечность и эксплуатационную надежность конструкций из пенобетона.
Б.М. Румянцевым [113] предложен способ повышения качества пенобетона путём его дисперсного армирования кокосовыми волокнами. Кокосовое волокно относится к одному из видов древесных волокон. Древесина состоит из вытянутых веретенообразных клеток-ячеек, стенки которых состоят в основном из целлюлозы. Средний диаметр клетки волокна составляет 6-9 мкм. Был сделан вывод, что оптимальная длина кокосового волокна при его введении в пеноси-стему 5 мм, так как пеномасса имеет в этом случае наибольшую кратность и устойчивость. В результате испытаний установлено, что средняя плотность при армировании пенобетона кокосовыми волокнами в количестве 1 % снижается от 900 кг/м3 до 830 кг/м3, а предел прочности при сжатии увеличивается от 3,3 до 3,9 МПа и при изгибе от 1,4 до 1,5 МПа.
К другому виду древесных волокон относится скоп (отход целлюлозно-бумажной промышленности), основным компонентом которого является целлюлоза с примесями лигнина, карбонатов натрия, калия, магния и кальция, а также небольшого количества фосфатов и нитратов вышеперечисленных металлов. Скоп в работах [109, 114] использовался в качестве дисперсно-армирующего компонента для получения пенобетона.
Методика изготовления сухой смеси заполнителя и добавок (ССЗД) и опытных образцов газобетона из нее
Проблема устойчивости воздушных ячеек подробно рассматривается в целом ряде работ [11, 131-134]. Указанное "бронирование" по своей сути является проявлением процессов капиллярного структурообразования, сходных с глобу-лированием в сырьевых смесях строительных материалов при условии своеобразной инверсии - замены крупных зерен заполнителя на воздушные (в пенобетонах) или газовые (в газобетонах) ячейки. Также "бронирование" воздушных ячеек тонкодисперсным материалом в пенобетонах аналогично укреплению межпоровых перегородок (микроструктуры) газобетона теми же частицами. В конечном итоге в том и другом случае достигается стабилизация структуры ячеистого бетона и упрочнение его межпоровых перегородок.
Анализ литературных данных показывает, что для стабилизации воздушных ячеек предпочтительней использовать наполнитель из основных горных пород - мел, известняк [11, 58, 100, 135]. Их стабилизирующее действие создается за счет образования новых кристаллоподобных соединений в виде скаути-та 6CaOSi02-CaC03-nH20, гидрогранатов и гидрогеленитов. Тонкодисперсные карбонатные частицы и продукты гидратации клинкерных минералов заряжены положительно. За счет сил электростатического притяжения отрицательно заряженные радикалы анионактивных ПАВ адсорбируются на поверхности положительно заряженных карбонатных частиц и создают частокол в один или несколько рядов. В результате обеспечивается гидрофобизация поверхности мельчайших твердых частиц. Они фиксируются на пузырьках воздуха и, поскольку их размеры значительно меньше пузырьков, создают экраны, препятствуя коалесценции. Эти параллельно протекающие процессы приводят к существенной стабилизации смесей с пенообразователем на карбонатных компонентах.
Устойчивость поризованной структуры повышается при использование газопенной технологии. Об этом свидетельствуют работы В.Н. Гончарика [117] и В.Ф. Завадского [136, 137]. Поризация смеси по этой технологии на первом этапе осуществляется за счет воздухововлечения или пенообразования на втором - газообразования.
Рассмотрены способы регулирования процесса порообразования и повышения устойчивости смеси. Доказана эффективность введения в ячеистобетон-ную смесь добавок двуводного гипса, микрокремнезема и СаС12 для выравнивания скоростей газовыделения и схватывания смеси. Для повышения устойчивости воздушных ячеек целесообразно использовать стабилизаторы в виде высокодисперсных минеральных компонентов, а также применять ускоритель схватывания цементной системы. Анализ литературных данных показывает, что для стабилизации воздушных ячеек предпочтительней использовать наполнитель из основных горных пород - мел, известняк.
Анализ литературных данных показал, что достичь высоких технических характеристик газобетона можно за счёт применения рационально подобранных вяжущих, модификации смесей активными тонкодисперсными наполнителями, введением различных дисперсно-армирующих волокон и современных химических добавок. В качестве компонентов сухих смесей для изготовления газобетона эффективно применять минерально-однородные материалы соответствующей дисперсности, обладающие высокой поверхностной активностью и энергией взаимодействия в водной среде, выделяющие большое количество тепла и уплотняющие структуру межпоровой перегородки газобетона. Достигнуть более полного использования потенциала вяжущего возможно за счет его наполнения активными минеральными структурообразующими добавками, способные уже в период поризации смеси образовывать или генерировать высокодисперсную гидратированную твёрдую фазу, которая, располагаясь между зёрнами цемента, значительно сокращает величину начального свободного по-рового пространства в межпоровой перегородке. При этом происходит модификация микроструктуры межпоровых перегородок газобетона, способствующая их упрочнению. Доказана эффективность применения микрокремнезема, пылевидных отходов камнепиления, тонкодисперсных карбонатных наполнителей и полуводного гипса. Показаны предпосылки эффективного применения нанодисперсных частиц для газобетонов, но эта область остается малоизученной. Важная проблема в технологии ячеистых бетонов - это расширение сырьевой базы, которая может быть расширена путем применения отходов промышленности, в частности, за счет применения зол и шлаков ТЭС. Изучению этой проблемы посвящены многочисленные работы, где отмечается, что золы и шлаки имеют существенный недостаток - широкий разброс состава и свойств. Для устранения деструктивных явлений при твердении зол и шлаков, а также для ускорения темпов набора прочности газобетонов эффективно применять добавки натриевых солей.
Неавтоклавные газобетоны характеризуются нестабильной ячеистой структурой, низкими эксплуатационными свойствами и большой влажностной усадкой. Одним из рациональных способов решения данной проблемы является фиброармирование газобетона волокнистыми добавками. Исследованиям этого вопроса посвящены работы Ю.В. Пухаренко, Л.В. Моргун, Б.С. Баталина, Б.М. Румянцева и других ученых. Показано, что введение дисперсных волокон (синтетических, минеральных, древесных) в оптимальном количестве существенно улучшает качество ячеистых бетонов. Введение волокон снижает усадочные деформации, увеличивает прочность и трещиностойкость, а также способствует понижению проницаемости и теплопроводности неавтоклавных ячеистых бетонов. Повышение прочности ячеистых бетонов особенно значимо при воздействии растягивающих и изгибающих нагрузок.
Влияние характера среды на вспучивание газобетона на основе золы гидроудаления
Предел прочности на сжатие золоцементного раствора практически линейно уменьшается при одинаковом В/Т с увеличением содержания золы гидроудаления в смеси. Более существенным это снижение является при меньших значениях В/Т отношения. Так при В/Т = 0,6 с увеличением 3/Ц от 0,5 до 1,25 предел прочности на сжатие уменьшается на 43,3 %, а при В/Т = 0,4 это снижение составляет 49,3 %.
Большое влияние на прочность золоцементного раствора оказывает В/Т отношение. При 3/Ц = 0,75 увеличение В/Т с 0,4 до 0,6 снижает прочность образцов в 2,4 раза (с 21,5 до 6,8 МПа). Снижение прочности объясняется уменьшением средней плотности образцов (таблица 3,1), а, следовательно, увеличением их капиллярной пористости за счет повышения воды затворения, не вступившей в химические реакции при твердении раствора.
Данные показывают, что предел прочности на сжатие золоцементного раствора на молотой золе на 24 % выше, чем у цементно-песчаного раствора на молотом песке одинакового состава, т.е. можно ожидать получения на молотой золе газобетонов более высокого качества, чем традиционный неавтоклавный газобетон на молотом песке. Повышение прочности образцов на основе золы гидроудаления достигается за счет диспергирования и дезагрегирования частиц золы в процессе помола, в результате чего возрастает число активных центров на поверхности зольных частиц, что позволяет частично вовлечь малоактивную отвальную золу в процесс твердения бетона. Кроме того, этим подтверждаются данные химического анализа золы гидроудаления ТЭЦ-4 об отсутствии вредных веществ в этой золе, которые бы отрицательно влияли на прочность цементных систем.
Расплыв смеси по Суттарду практически не зависит от З/Ц-отношения (таблица 3.1). При В/Т = 0,4 в интервале 3/Ц = 0,5-1,25 расплыв составляет 13-14 см; при В/Т = 0,6 расплыв составляет 31-33 см. Водотвердое отношение оказывает большое влияние на пластично-вязкие свойства золоцементного раствора. При 3/Ц = 0,75 увеличение В/Т с 0,4 до 0,6 увеличивает расплыв смеси по Суттарду в 2,5 раза (с 13 см до 32 см).
Формирования макропористости газобетона осуществляли за счет варьирования основных компонентов с точки зрения обеспечения минимальной средней плотности. Вспучивание смеси, включающей золу гидроудаления, портландцемент и алюминиевую пудру оказалось мало интенсивным, вследствие недостаточной щёлочности жидкой фазы. Для повышения щёлочности среды в смесь вводили оксид кальция (негашеную известь). Негашеную комовую известь предварительно измельчали в лабораторной щековой дробилке и просеивали через сито № 2,5. Далее готовили сухую смесь путем совместного помола золы гидроудаления, негашеной извести и алюминиевой пудры в течение 30 минут в лабораторной шаровой мельнице. В металлический цилиндр емкостью 2 л заливали водопроводную воду с температурой 50 С, загружали порт ландцемент и перемешивали с помощью лабораторной мешалки в течение 1 минуты. Число оборотов вала мешалки — 200 об/мин. Затем в цилиндр добавляли сухую смесь и перемешивали еще 2 минуты. Газобетонную смесь заливали в стеклянные цилиндры объёмом 500 мл и фиксировали время вспучивания смеси с интервалом в 5 мин в течение 1 часа. Затем рассчитывали для каждого момента времени коэффициент вспучивания, характеризующий кинетику вспучивания смеси. Оксид кальция варьировали в интервале от 0 до 15 % от массы цемента. Алюминиевую пудру вводили в количестве 0,10 % от массы сухих компонентов. Золоцементное отношение составляло 1,0. Водотвёрдое отношение принималось из условия получения расплыва смеси по Суттарду 30-31 см. Коэффициент вспучивания определялся по формуле:
Из графиков видно, что скорость вспучивания газобетонной смеси с добавкой негашеной извести увеличивается. С добавкой время вспучивания составляет 20-30 минут, без добавки - 40-50 минут. Добавка оксида кальция повышает коэффициент вспучивания смеси на 20 %. Ускорение вспучивания происходит вследствие образования дополнительного количества гидрата окиси кальция, который взаимодействует с алюминиевой пудрой с образованием водорода, при гидратации оксида кальция и повышения щелочности среды. Оптимальное содержание добавки составляет 5 % от массы цемента, так как дальнейшее повышение ее количества не приводит к значительному повышению коэффициента вспучивания и отрицательно влияет на прочность неавтоклавного газобетона. Температура газобетонной смеси во все время вспучивания уменьшается. В экспериментах применяли быстрогасящуюся негашеную известь со временем гашения 2,5 минуты, поэтому она не оказывала влияния на температуру газобетонной смеси во время вспучивания.
Изготавливались газобетонные образцы при различном 3/Ц отношении, которое варьировалось от 0,5 до 1,25. Алюминиевую пудру вводили в количестве 0,10 % от массы сухих компонентов. Содержание негашеной извести составляло 5 % от массы цемента. Водотвёрдое отношение принималось из условия получения расплыва смеси по Суттарду 30-31 см. Влияние 3/Ц отношения на среднюю плотность и предел прочности на сжатие в возрасте 28 суток образцов неавтоклавного газобетона показано на рисунке 3.3.
Данные показывают, что увеличение золоцементного отношения приводит к понижению предела прочности на сжатие в возрасте 28 суток и средней плотности газобетона. Максимальная прочность составляет 1,02 МПа при средней плотности 575 кг/м .
Кинетика вспучивания газобетониой смеси в присутствии отработанного текстильного корда
На основе предварительно приготовленной сухой смеси заполнителя и добавок (ССЗД). При этом производили совместный помол сухих компонентов (зола гидроудаления ТЭС, негашеная известь и алюминиевая пудра) в шаровой мельнице, за исключением портландцемента. Затем ССЗД перемешивали с портландцементом и водой затворения.
На основе предварительно приготовленной ССЗД и длительного перемешивания газобетонной смеси. При этом производили совместный помол сухих компонентов (зола гидроудаления ТЭС, негашеная известь и алюминиевая пудра) в шаровой мельнице, за исключением портландцемента. Затем ССЗД перемешивали с портландцементом и водой затворения в течение 14 мин.
Приготовление и испытания газобетонных образцов первым и вторым способом осуществлялось по следующей методике. Предварительно производился помол золы и песка до удельной поверхности 300 м7кг в лабораторной шаровой мельнице МБ Л. Отдозированные сухие компоненты: портландцемент и кварцевый песок (зола гидроудаления ТЭС) всыпали при постоянном перемешивании в отмеренное количество подогретой до 50 С воды и сырьевую смесь перемешивали в цилиндрическом сосуде вместимостью 5 л с помощью лабораторной мешалки при 180-200 об/мин. в течение 2 мин. После этого в сосуд вливалось рассчитанное количество алюминиевой суспензии, и перемешивание продолжалось еще 30 сек. Для приготовленной смеси определяли расплыв по Суттарду, а затем ее заливали в предварительно подогретые в сушильном шкафу при 40-50 С формы-тройчатки 10х 10х 10 см. Сразу после заливки контролировали температуру смеси, которая находилась в пределах 45-48 С. Вспучивание смеси заканчивалось через 20-30 минут. Через 3 ч. после заливки смеси в форму «горбушка» срезалась металлической струной. Образцы покрывались полиэтиленовой пленкой и выдерживались до момента испытаний при температуре 20±2 С.
Физико-механические свойства образцов определяли согласно ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам», ГОСТ 12730.1-78 «Бетоны. Методы определения плотности», ГОСТ 12730.2—78 «Бетоны. Метод определения влажности». Испытание образцов на сжатие проводилось на прессе с ценой деления 0,1 кН.
Приготовление газобетонных образцов третьим способом осуществлялось следующим образом. Все сухие компоненты смеси: портландцемент, зола гидроудаления ТЭС и алюминиевая пудра, дозировались в соответствии с программой исследования и загружались в лабораторную шаровую мельницу. По-мол сырья осуществлялся до удельной поверхности 300 м7кг. Затем СГС перемешивали с водой затворения. Дальнейшие операции аналогичны способам 1 и 2. Методика изготовления газобетонных образцов четвертым способом описана в главе 2. Методика изготовления газобетонных образцов пятым способом описана в п. 3.6. Результаты экспериментов - физико-механические свойства неавтоклавного газобетона в зависимости от способа его изготовления представлены в таблице 3.6.
Сравнение качественных показателей газобетона, полученного разными способами показало, что минимальный предел прочности на сжатие у образцов, полученных традиционным способом на основе кварцевого песка (способ № 1). Максимальная прочность у образцов, полученных на основе предварительно приготовленной СГС (способ № 3) и на основе предварительно приготовленной ССЗД и удлиненного режима перемешивания газобетонной смеси (способ № 5), но средняя плотность в способе № 5, также максимальна. Высокая прочность в способе № 3 достигается, главным образом, за счет механической активации портландцемента и золы при помоле в шаровой мельнице. Средняя плотность газобетона, полученного на основе сухих смесей меньше, чем полученного традиционными способами. Этот факт объясняется повышением коэффициент использования алюминиевой пудры за счет увеличения ее дисперсности и обес-парафинизацией при механической обработке. Наиболее рациональным является способ № 4 (на основе предварительно приготовленной ССЗД). При этом газобетон имеет минимальную среднюю плотность и достаточную прочность. За счет исключения помола такого дисперсного компонента как портландцемент, увеличивается производительность мельницы, уменьшаются энергозатраты на помол и уменьшаются себестоимость газобетона. 1. Обоснована возможность получения сухих золосодержащих смесей для изготовления газобетона, что позволяет усовершенствовать технологию данного материала. Определены требования к сухой золосодержащей смеси с точки зрения формирования структуры газобетона. 2. Установлено, что в результате механической активации зольного запол нителя возрастает число активных центров на поверхности зольных частиц, что позволяет частично вовлечь малоактивную отвальную золу в процесс твердения газобетона. При этом улучшается микроструктура и свойства золоцементного раствора и газобетона. 3. Получены математические модели зависимостей средней плотности, предела прочности на сжатие и коэффициента конструктивного качества неавтоклавного газобетона на основе сухой смеси от факторов состава. Максимальный коэффициент конструктивного качества при обеспечении средней плотности не более 500 кг/м3 показал состав, в котором количество алюминиевой пудры составляет 0,12 % от массы сухих компонентов при В/Т равном 0,6. 4. Для исследуемой золоцементной системы установлены оптимальные концентрации химических добавок: 0,5 % NaCl; 0,75 % суперпластификатор С-3 + 0,5 % СаСЬ; 0,5 % СаС12 + 1,0 % Na2S04. Предел прочности на сжатие в возрасте 3 суток образцов с оптимальной концентрацией добавок увеличился более чем на 22 % по сравнению с базовым составам.
