Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 8
1.1. Геология, сырьевая база и производство вермикулита 8
1. 1. 1. Вермикулит Каратас-Алтынтасского месторождения 8
1.1.2. Некоторые особенности обогащения вермикулитовой породы и производства обожженного продукта. Виды обжиговых. установок 16
1. 2. Легкие бетоны на пористых заполнителях и их применение в 29
строительстве 29
1.2.1. Аэрированные лёгкие бетоны (АЛБ) и растворы 29
Выводы по главе 1 и задачи исследоваНИЯ 42
ГЛАВА 2. Методика проведения экспериментов: и характеристика материалов, использовавшихся в работе 44
2.1. Методика проведения экспериментов 44
2.2. Планирование эксперимента, обработка результатов исследования систем «состав-свойства» 48
2.3. Характеристика и исследование свойств материалов использовавшихся в работе 52
2.3.1. Вяжущие вещества, песок, минеральные и органические 52
добавки 52
2.3.2. Свойства вспученного вермикулита Каратас-Алтынтасского месторождения 55
Выводы по главе 2 66
Глава 3. Получение и исследование свойств обожженной вермикулитовой породы каратас алтынтасского месторождения 67
3.1. Установки для обжига вермикулитовой породы
3.2. Разработка технологии получения обожженной вермикулитовои породы 71
3.2.1. Особенности электромагнитной сепарации. 71
3.2.2. Классификация по фракциям вермикулитовои породы, 72
дополнительное обогащение в процессе обжига 72
3:3 Исследование свойств обожженной вермикулитовои породы 75
Выводы по главе 3 85
ГЛАВА 4. Исследование легких аэрированных бетонов с использованием обожженной. вермикулитовои породы 87
4.1. Математическое планирование эксперимента «состав свойства» АЛБ 87
4.2. Подбор составов легких аэрированных бетонов на основе. обожженной.вермикулитовои руды 91
4.3. Исследование свойств АЛБ с применением вспученного. вермикулита .96
4.4. Основные свойства аэрированных бетонов на основе обожженной вермикулитовои руды
4.4.1. Средняя плотность и прочность. : 102
4.4.2. Усадка 103
4.4.3. Пористость 103
4.4.4. Теплопроводность 105
4.4.5. Сорбционная способность, водопоглощение, влагоотдача 107
4.5. Основы технологии изготовления стеновых камней из АЛБ, 108
технико-экономические расчеты 108
Выводыпо главе 4 121г
Общие выводы 122
Список использованной литературы
- Вермикулит Каратас-Алтынтасского месторождения
- Планирование эксперимента, обработка результатов исследования систем «состав-свойства»
- Разработка технологии получения обожженной вермикулитовои породы
- Подбор составов легких аэрированных бетонов на основе. обожженной.вермикулитовои руды
Введение к работе
Актуальность темы диссертационного исследования. С начала XXI в. в Казахстане наметилась устойчивая тенденция по увеличению объемов жилищного строительства. В республике действуют целевая программа «Жилище», рассчитанная на 10 лет. Ежегодные темпы роста жилой площади составляют 15 %, что является опережающим по сравнению с другими отраслями народного хозяйства. Возрастает потребность в местных стеновых и теплоизоляционных материалах хорошего качества для широкого круга потребителей.
Россия, Казахстан, Украина обладают большими запасами вермикулита-сырца. После его обжига получают вспученный вермикулит с насыпной плотностью rн = 75–200 кг/м3, отвечающий требованиям ГОСТ 12865 «Вермикулит вспученный», марки 100–150–200. Этот высокопористый материал отличается малой механической плотностью, биостоек, не токсичен, не горюч и долговечен. Характерные особенности вспученного вермикулита – анизотропность, чешуйчатое строение, высокая открытая пористость, огнестойкость, значительные упругие деформации. Возможно также получение обожженной вермикулитовой породы (ОВП), пористого заполнителя с большей насыпной плотностью rн = 300–600 кг/м3.
Каратас-Алтынтасское месторождение вермикулита по прогнозным запасам занимает 3-е место на Евразийском субконтиненте (после Ковдорского в Мурманской области и Потанинского месторождения на Урале близ г. Челябинска). Открытое в 1972 г., оно находится в промышленно развивающимся регионе Северо-Западного Казахстана. Строительство цехов по получению вспученного вермикулита и обожженной вермикулитовой породы, и использованию их в качестве пористого заполнителя в аэрированных легких бетонах (АЛБ) и изделий на их основе по нашему мнению – одно из эффективных технико-экономических решений жилищной проблемы.
Работы отечественных ученых А. П. Афанасьева, П. П. Боровикова, Н. Н. Кальянова, Ю. С. Дьяконова, А. П. Пожнина, В. И. Тернового, И. А. Львовой, П. П. Токмакова, П. П. Ступаченко, С. И. Хвостенкова посвящены исследованию вермикулита-сырца; вопросам технологии обогащения и обжига вермикулита – работы сотрудников КФ АН СССР, ВНИПИ УралНИИcтромпроект, ВНИИПИ Теплопроект, Гипронинеметалоруда, СПбГАСУ (М. И. Кальянова, Я. А. Ахтямова, Б. С. Боброва, Г. В. Геммерлинга, К. Н. Дубенецкого, А. П. Пожнина, Ю. М. Тихонова и др ).
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является решение проблемы промышленного использования вермикулитовой породы Каратас-Алтынтасского месторождения в качестве сырья для получения обожженного пористого заполнителя с последующим применением его в легких бетонах, разработка методики расчета состава АЛБ, опытное производство стеновых камней, устройство «теплых» стяжек полов.
При этом решались следующие задачи:
1. Исследование свойств вермикулитовой породы Каратас-Алтынтасского месторождения. Разработка технологии обогащения и обжига вермикулита с получением вспученного вермикулита с насыпной плотностью н = 100–200 кг/м3 и обожженной вермикулитовой породы с н = 400–600 кг/м3.
2. Исследование технических свойств вспученного вермикулита и обожженной вермикулитовой породы.
3. Разработка метода подбора составов АЛБ с использованием обожженной вермикулитовой породы.
4. Разработка составов легкого аэрированного бетона со средней плотностью 0 =1000–1400 кг/м3, классов по прочности В3,5–В7,5; изучение их технических свойств.
5. Строительство опытного цеха обжига вермикулита и производства АЛБ, технико-экономические расчеты.
Объект исследования: вермикулитовая порода Каратас-Алтынтасского месторождения, продукты обжига вермикулита, составы аэрированных легких бетонов и растворов, технология их производства.
Предмет исследования: разработка технологии получения обожженной вермикулитовой породы; подбор составов и изучение свойств легких аэрированных бетонов, разработка технологии получения АЛБ и его применение в строительстве.
Методики исследований: составление методических карт испытаний, математическое планирование экспериментов, разработка методик подбора составов АЛБ, теоретические и экспериментальные исследования режимов обжига вермикулитовой породы, моделирование технологических процессов.
Достоверность результатов исследований подтверждается объемом проведенных экспериментов, использованием стандартных методик и проверенного оборудования, сходимостью результатов испытаний, полученных в лабораторных и производственных условиях.
Научная новизна. На основании теоретических и экспериментальных исследований режимов обогащения и обжига впервые разработана технология получения обожженной каратасской вермикулитовой породы по «сухой» схеме производства.
Разработан алгоритм расчета и подбора составов АЛБ с применением обожженной вермикулитовой породы (ОВП), методом поровых объемов, что позволяет прогнозировать составы и свойства АЛБ.
Предложены составы, исследованы свойства АЛБ, разработана технология получения стеновых камней из АЛБ.
Систематизированы основные производственные факторы, влияющие на технические свойства стеновых камней, разработан алгоритм оптимизации технологии их производства.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработана технология обогащения каратасской вермикулитовой породы с внедрением на объектах объединения Актюбнефтегазстроя (Казахстан). Установлена эффективность магнитного обогащения каратасского вермикулита и его обжига в наклонных и шахтных печах с одновременным обогащением.
Подобраны составы, исследованы свойства АЛБ с использованием вспученного вермикулита. Модифицирован скоростной смеситель-активатор, формооснастка для производства стеновых камней из АЛБ.
Разработаны ТУ 5741-001-02068580–01 «Стеновые камни из аэрированного легкого бетона с применением обожженной вермикулитовой породы», а также технологический регламент производства этих изделий. Сделаны технико-экономические расчеты по эффективности строительства цехов по производству вермикулитовых изделий.
На защиту выносятся следующие вопросы:
1. Результаты исследований свойств вермикулитовой породы и вермикулита-сырца Каратас-Алтынтасского месторождения.
2. Результаты оптимизации технологии и исследований свойств вспученного вермикулита и обожженной вермикулитовой породы.
3. Методика расчета составов АЛБ и формирования порового пространства с использованием обожженной вермикулитовой породы.
4. Результаты исследований свойств АЛБ с применением обожженной вермикулитовой породы.
5. Технология производства стеновых камней из АЛБ.
6. Технико-экономические расчеты и результаты внедрения разработок.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 10 статьях, 2 авторских свидетельствах и 2 нормативных документах, а также на совещании по проблеме «Вермикулит» (объединение «Актюбнефтегазстрой, 1990), Всероссийской конференции (Белгород, 1991), на научно-практических конференциях СПбГАСУ (1999, 2005, 2008 гг.), Актюбинского государственного университета (2005, 2007 гг.).
Отдельные результаты исследований вошли в конспект лекций для студентов строителей-технологов по дисциплинам «Строительные материалы», «Технология теплоизоляционных материалов».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа представлена на 138 страницах, включает 32 таблиц и 35 рисунков. Список литературы – 155 наименований, приложения содержат 12 страниц.
Вермикулит Каратас-Алтынтасского месторождения
По запасам вермикулита страны СНГ занимают первое место в мире. Согласно оценке геологов, балансовые и прогнозные запасы вермикулита по 25-ти открытым месторождениям составляют около 200 млн. тонн. Объем производства вермикулита в мире составил 495 тыс. тонн [15, 93].
За последние двадцать лет в развитии вермикулитовой промышленности произошли значительные изменения. В 1976 году вступила в строй первая в Европе обогатительная фабрика по производству вермикулитового концентрата производительностью 50 тыс. т в год. Фабрика построена в России (Мурманская область) на Ковдорском месторождении вермикулита. Ковдорский вермикулитовый концентрат доставляется железнодорожным транспортом и обжигается на месте потребления.
На Потанинском месторождении вермикулита (Урал) добывается руда с содержанием полезного продукта 15-35 %. Из нее на Кыштымском графито—коалиновом комбинате производится вспученный вермикулит путем его обжига в печах и последующего обогащения, который отгружается в бумажных мешках потребителям [74, 95]. Следующим крупным и перспективным месторождением, вермикулиты которого были объектом наших исследований, является Каратасс-Алтынтасское, находящееся в Республике Казахстан. Указанное месторождение состоит из двух платформ месторождений - Каратасское и Алтынтасское.
Эти два массива расположены в Западном Казахстане (Мугоджарский рудный район) и относятся предположительно к вермикулит-гидробиототовому типу. Вермикулитизация связана с корой выветривания на площадях развития щелочно-ультраосновных и щелочно-габброидных пород с биотитом. На базе этих месторождений предлагается создать горнообогатительный комбинат с годовой производительностью карьеров не менее 1170 тыс. м по руде.
Каратасская платформа находится в Айтекебийском районе Актюбинской области, в 70км южнее ж.д. станции Союзная, в 120 км восточнее ж.д. станции и в 40 км к северу от пос. Карабутак. Открыто в 1962 г. Т. П. Буяновой и В. В. Ивановым при крупно масштабной геологической съемке [76].
Руды различны по минеральному составу, изобилуют прослойки пород. Вермикулит коричневатый, форма зерен пластинчатая, реже таблитчатая. Выделены два типа руд. Первый по флогопитам в зоне контакта гипербазитов и ортопарамфиболитов. Второй — по биотиту в гнейсах и пегматитах. Наиболее широко распространен первый тип - прожилково-гнездово-вкрапленный с содержанием вермикулита от 5 до 90 %. Химический состав вермикулитовых руд, %: Si02-6,3; ТЮ2-0,55; А1203-14,75; Fe203-9,2; FeO-03; СаО-0,7; MgO-19,9; MnO-0,1; Na20-2; K2O-0,06; P2O5-0,12; CO2-0,15; H20-5,5.
Минеральный состав руд: вермикулит; флогопит; биотит, второстепенные - шпинель, пироксен, амфибол, роговая обманка. По гранулометрическому составу (95-96%) порода относится к среднезернистой класса —3 мм. Насыпная плотность после обжига вермикулита-сырца - 200-21 Окг/м, влажность естественная - 5,5-20,74 (средняя 13,0)%, теплопроводность вермикулита вспученного — 0,05-0,065 Вт/м-К (0,06) что соответствует требованиям ГОСТ 12865 для марки 200. Запасы вермикулита при содержании 5-90 (среднее 20,9)% составляют по категориям СІ+Сг -799 тыс.т., прогнозные запасы - 1500 тыс.т. Возможно наращивание запасов за счет доразведки флангов и на глубину.
Алтынтасский массив находится в Айтекебийском районе Актюбинской области, в 135 км юго-восточнее ж.д. станции Донское. Открыто в 1973 г. Г.М. Савченко при поисках мусковита [100]. Им же произведены разведка и подсчет запасов. Руды месторождения выветренные до песчано-глинистого состояния, что видно из рис. 1.2.
В 1980-84 гг. выполнялась детальная разведка на Алтынтасском массиве. Была проведена мензуальная съемка 1:2000 масштаба на площади 10км"; площадь была покрыта маршрутными поисками масштаба 1:10000— 1:25000 с использованием геофизических методов. Всего на месторождении было пробурено 650 скважин колонкового бурения (41760 п. м), пройдено канав — 26700, шурфов и дудок - 560 п.м, проходка подземных горизонтальных выработок 251 п.м, проведено опробование бороздовое -11890 п.м, керновое - 26600 п.м, валовое — 638 тонн. Было проведено изучение гидрогеологических условий, подсчитаны запасы.
Планирование эксперимента, обработка результатов исследования систем «состав-свойства»
Процесс насыщения концентрированных минеральных и полимерных суспензий воздухом детально не выяснен до сих пор. Экспериментально доказано, что он непосредственно связан с изменениями, происходящими на границе раздела жидкой и газообразной фаз при введении в систему ПАВ. Последние самопроизвольно накапливаются на границе раздела фаз, обеспечивая понижение поверхностного натяжения. Таким образом, проявляется общность закономерностей, присущих процессам пенообразования и воздухововлечения. Вместе с тем, эти процессы существенно различаются, что проявляется прежде всего в том, что воздухововлечение более чувствительно к ряду технологических особенностей получения поризованных систем. Существенное влияние на свойства материала оказывают режимы перемешивания, дисперсность и концентрация твердой фазы суспензии, температура системы, рН среды [102, 113].
Одним из возможных способов создания пористой структуры является аэрирование. Этот метод характеризуется простотой технологического процесса, с малой дефектностью поровой структуры, отсутствием трещин и «дырок» формования в межпоровых перегородках, отсуствием «горбушки» и операций по ее удалению, что позволяет достаточно с высокой точностью регулировать среднюю плотность получаемого поризованного материала в широком интервале ее значений, благодаря управлению процессом порообразования на протяжении всего цикла приготовления поризованной смеси. Способ аэрирования основан на введении воздуха в растворы и бетоны, содержащие ПАВ, равномерном его распределении и стабилизации образовавшейся массы.
В исследовательских работах для приготовления растворов и бетонов с воздухововлекающими добавками использовались обычные растворосмесители и бетоносмесители с невысокими скоростями перемешивания при условии введения добавки с водой затворения.
Шагом вперед является предложенное в Англии фирмой «Аэроцем» оборудование для приготовления, транспортировки и укладки в конструкцию растворов с вовлеченным воздухом [113].
Для приготовления аэрированных бетонов А. П. Пожниным и Ю. М. Тихоновым рекомендуется применять установку - аэросмеситель [88] (рис. 1.10). Скорость перемешивания смесей 740-1000 об/мин позволяет создать в них замкнутые мелкие пузырьки воздуха, т. е. образуется мелкопористая структура, которая обеспечивается применением высокоактивного воздухововлекающего ПАВ (например, ОП-2 или ОП-7) и приготовлением бетонных смесей в специальном высокоскоростном смесителе (так называемом аэросмесителе).
Аэросмеситель представляет собой вертикальный барабан емкостью 0,5-1,0м . В центре барабана расположен вал, на верхний конец которого одет подвижный цилиндр с тремя малыми пенообразующими лопатками, находящимися у дна барабана, и тремя большими смешивающими лопатками пропеллерного типа, которые располагаются на одной трети высоты барабана. Использование двух систем лопаток позволяет готовить пену на первом этапе перемешивания и равномерно распределять все компоненты на втором. Положение смешивающих лопаток в вертикальном направлении можно менять и, таким образом, воздействовать на степень насыщения растворной смеси воздухом. Рис. ІЛО. Скоростной аэросмеситель турбулентного типа К=500 л 1 - барабан аэросмесителя, 2 - электродвигатель, 3 - ременной шкив, 4 -пеновзбивающие и перемешивающие лопасти, 5 - перемешивающие лопасти, 6 - ревизия, 7 - горловина для загрузки материалов, 8 - затвор При аэрировании одновременно происходит два процесса: вовлечение воздуха в систему и выход его наружу при недостаточной удерживающей способности массы. Большая скорость перемешивания позволяет диспергировать пузырьки воздуха, увеличивать их количество, вследствие уменьшения размера пузырьков, и равномерно распределить их в массе цементного раствора. Создать более толстые и более прочные оболочки вокруг пузырьков воздуха по сравнению с обычными пенобетонами.
Кроме того, уменьшение диаметра пузырьков приводит к повышению внутреннего избыточного давления в них. Так, по данным Б.В. Стольникова [116] уменьшение диаметра пузырьков с 0,02 до 0,002 см повышает внутреннее давление (избыточное) с 14 до 146 г/см , т.е. более чем в 10 раз.
Эти мелкие пузырьки с уплотненной пленкой позволяют удерживать не только тонкомолотый, но и обычный немолотый песок.
Известно, что одним из условий высокой степени гидратации цемента является достижение достаточного уровня энергии адсорбции жидкой фазы на поверхности вяжущего вещества [103, 114]. Скорость реакции гидратации зависит от концентрации исходных веществ и площади контакта жидкой фазы и вяжущего вещества. Значительное трение частиц, «абразивное» действие зерен песка на гидратационные оболочки цемента повышают температуру смеси, что увеличивает скорость реакции, так как молекулы реагирующих веществ получают дополнительную энергию активации. Диспергирование зерен цемента и песка при турбулентном перемешивании происходит вследствие поверхностного истирания при реализации сдвиговых усилий, возникающих вследствие градиента скорости частиц твердых компонентов смеси. Происходит «очистка» поверхности зерен песка,
Разработка технологии получения обожженной вермикулитовои породы
Первоначально каратасская порода фракции 5 мм обжигалась в комбайне УралНИИстромпроект-ВНПИИ Теплопроект (г. Колпино), оборудованном воздушным сепаратором. Обожженный продукт имел насыпную плотность 350-430 кг/м при содержании вермикулита 35-41%. В дальнейшем порода перед обжигом была разделена на две фракции — более 0,6 мм и менее 0,6мм. Крупная фракция подвергалась обжигу и воздушной сепарации. Воздушный сепаратор был настроен на скорость движения воздуха 30 м/сек. В результате получен обожженный продукт с насыпной плотностью 120-180 кг/м, отвечающий требованиям ГОСТ. Опыты проводились на малых пробах, богатых вермикулитом, и не являлись представительными.
На экспериментальной базе объединения «Актюбнефтегазстрой» для вспучивания необогащенных вермикулитовых пород с большим содержанием пустой породы (до 50-60 %) была разработана и изготовлена модернизированная установка с наклонной печью, позволяющая получать обожженную вермикулитовую породу. [66, 130]
В установке предусмотрено обогащение вспучивания вермикулита при обжиге. Отличительной особенностью её работы является наклонное расположение канала печи, обеспечивающее свободное выпадение пустой породы прямотоком из потока вспученного вермикулита рис. 3.1
Вермикулитовое сырье из бункера 1 с решеткой по ленточному транспортеру 2, подается в приемный бункер 3. Вермикулитовая порода вентилятором 4 поступает снова на скребковый транспортер 5, затем в канал печи 6. Снизу, в канал печи, подается сжатый воздух 7 и факел горения 8, где происходит вспучивание вермикулита и обжиг вермикулитовой породы. При этом крупные частицы вермикулита в соответствии с их массой получают большую кинетическую энергию, проходя с большой скоростью сквозь поток раскаленных газов, эффективно вспучиваются и как вспученные мелкие частицы выносятся потоком газов в осадительную камеру 9. Обожженная вермикулитовая порода выпадает из потока вдоль всей длины канала печи и скатывается в отдельный бункер 10. Тепло отходящих газов просушивает вермикулитовое сырье на скребковом транспортере.
Установка рис 3.2. с сечением канала печи 300 х 300 мм и высотой его 2,5 м, работающая на дизельном топливе, производительностью 6 м3/ч вспученного вермикулита была принята технической комиссией с хорошей
Техническая характеристика установки представлена в табл. 3.1. Рис. 3.2. Установка для вспучивания вермикулита и получения обожженной вермикулитовой породы На этой установке был получен вспученный вермикулит при различных режимах обжига. Далее были исследованы его физико-механические свойства (Табл. 3.2.).
Для получения конструктивно-теплоизоляционных материалов из каратасского вермикулита необходимо проведение обогащения породы. Положительные результаты получены при использовании так называемой «сухой» схемы обогащения, которая может быть применения при освоении Каратасского месторождения. Она предусматривает обжиг частиц размером 5-1,25 мм в печи обжига, оборудованной воздушным сепаратором пустой породы. Частицы 1,25-0,14мм следует пропускать через магнитный сепаратор типа 229-СЭ конструкции института «Механобр». На этом сепараторе выделяются три продукта: концентрат, промежуточный продукт и отвальные хвосты, что дает возможность сократить упраоляцию промежуточных продуктов. До 50% вермикулитосодержащих участков на месторождении содержат вмещающую породу, состоящую в основном из полевых шпатов-плагикоклазов, которые полностью отделяются от вермикулита в процессе магнитной сепарации.
Фракции менее 0,6 мм были подвергнуты обогащению с помощью магнитной сепарации на вышеупомянутой установке конструкции «Механобр», производительностью до 150кг/ч. Установка работает по принципу разделения магнитной и немагнитной фракций. В табл. 3.3 и рис. 3.3, 3.4 представлены результаты электромагнитной сепарации по фракциям.
На рис. 3.3 представлена технологическая схема обогащения и обжига вермикулитовой породы Каратас-Алтынтасского месторождения. [130] В результате электромагнитной сепарации достигнуто высокое извлечение вермикулита-сырца для фракции 0,6-0,16мм. Для мелких фракций получен отрицательный результат, они должны идти в отвал. При магнитном обогащении фр.0,6-0,16мм получен грубый концентрат с содержанием слюдяных минералов равном 53,4%, при извлечении 82,2%.
Данные рисунка свидетельствуют, что можно получить полу- концентрат с содержанием сырца 53,5 %. 3.3 Исследование свойств обожженной вермикулитовой породы
Содержание вспученного вермикулита в обожженной породе определялось по фракциям визуально, путем отделения вспученных зерен золотистого цвета. Данные содержания вспученного вермикулита приведены в табл. 3.4.
Производственные испытания показали (табл. 3.4, рис. 3.5), что в процессе обжига часть пустой породы (в основном фракции 0-0,6 мм) остается в обожженном продукте. Если содержание в нем вспученного вермикулита превышает 30 %, насыпная плотность обожженной вермикулитовой породы р„= 300-600 кг/м , что дает легкий заполнитель для производства АЛБ.
Подбор составов легких аэрированных бетонов на основе. обожженной.вермикулитовои руды
Усадка определялась на образцах, хранившихся на воздухе в изотермической камере и составили 0,2 - 0,4 мм/пл
Наблюдения, продолжавшиеся 3 месяца, показали, что усадочные деформации наиболее интенсивно развиваются в первые 7—14 дней и практически стабилизируются через 3 месяца. Введение в состав аэрированных бетонов обожженной вермикулитовой руды оказывает положительное влияние, так как усадка заметно снижается. В связи с тем, что эти бетоны имеют меньший расход цемента по сравнению с цементно-зольными, то доля гелевой составляющей цемента в бетоне сокращается, что также способствует снижению деформаций при твердении аэрированных бетонов.
Поровая структура изучалась на образцах следующих материалов: - аэрированный бетон со средней плотностью р. - 1200 кг/м и общей пористостью Побщ= 51,9 %; - аэрированный бетон на основе обожженной вермикулитовой руды с р = 1200 кг/м3 и rUu 55,2%; - пенобетон с р = 1200 кг/м и Побщ = 64,0% (для сравнения). Ниже приведены характеристики поровой структуры. На рис. 4.3 представлен график распределения пор по диаметрам. Характеристики поровой структуры Аэрированный бетон Средний диаметр пор, мм 0,0187 Размах варьирования, мм 0,06 Стандартное отклонение 0,014 Аэрированный бетон с использованием обожженной вермикулитовой руды Средний диаметр пор, мм 0,0112 Размах варьирования, мм 0,06 103 Стандартное отклонение Пенобетон Средний диаметр пор, мм Размах варьирования, мм Стандартное отклонение 0,0135 0,0287 0,08 0,0179 Ct.MM Ркс. 4 -\ График распределения пор по диаметрам: і - аэрированный цементно-аоло-яесчаный бетой; Z - аэрированный вермикулитопесчаный бетон; Ъ - пенобетон По приведенным данным и рис. 4.3 можно сделать следующие выводы: 104 -при примерно одинаковой общей пористости средний диаметр пор у пенобетона больше (примерно в 2 раза), чем у аэрированных бетонов; - величина размаха варьирования и стандартного отклонения показывает, что пористая структура аэрированных бетонов более равномерная, чем у обычного пенобетона. Это связано с высокой скоростью перемешивания аэрированных бетонов и созданием мелкопористой структуры.
Суммарная пористость аэрированных бетонов определяется 3-мя видами пор: поры вспученного заполнителя; поры, формируемые вовлеченным воздухом; поры, образованные избыточной водой затворения. На рис. 4.7 -4.8 приведены диаграммы аэрированных бетонов. Как следует из рис. 4.7-4.8 аэрированные бетоны характеризуются мелкой пористостью. Бетоны без вспученного заполнителя обладают порами размером от 200 до 2000 нМ. При введении вспученного вермикулита суммарный объем пор в единице объема растет, повышается доля крупных пор (размером до 20000нМ).
Теплопроводность бетонов зависит, в основном, от их плотности и влажности; кроме того, на эту характеристику влияют размер и распределение пор, состав и структура твердых компонентов бетона и их объемная концентрация, а также температура окружающего воздуха. Теплопроводность увеличивается с увеличением плотности материала, его влажности и температуры.
Обозначается зависимость изменения теплопроводности аэрированных бетонов от их средней плотности (см. ниже), которая, в свою очередь, характеризует пористость материала. Теплопроводность измерялась на образцах-балочках 4x4x16 см методом цилиндрического зонда.
В целом, теплопроводность аэрированных бетонов ниже, чем керамзитобетона равной плотности, что определяется мелкопористым строением цементной матрицы и наличием особо легких заполнителей. Л с 43 4.4.5. Сорбционная способность, водопоглощение, влагоотдача
Как свидетельствуют данные испытаний (рис.4.6.) водопоглощение аэрированных бетонов и их сорбционная влажность практически не отличается от аэрированных вермикулитопесчанных бетонов той же средней плотности. Это объясняется особенностью структуры аэрированных бетонов - малым размером пор.
Результаты исследований показали, что аэрированные бетоны имеют сорбционную влажность до 6 % (при относительной влажности воздуха 50-60 %). При пребывании бетонов на воздухе имеет место довольно интенсивная (впервые 7 суток) влагоотдача, поэтому в промышленном производстве необходимо создавать благоприятные условия твердения, особенно в первые сутки после их приготовления.
В данном разделе рассматривается изготовление стеновых камней из легкого аэрированного бетона на основе обожженной вермикулитовой руды.
На производственной базе ПТИ (промышленно-технологический институт) ППСО «Актюбнефтегазстрой» был организован выпуск опытной партии стеновых камней из аэрированного бетона. Цемент поставлялся цементовозом в силосные банки, емкостью 10 тн, процесс обжига вермикулитовой руды осуществлялся на территории производственной базы на модернизированной установке типа МВУ-2 и доставлялся в цех автопогрузчиком, зола-унос ТЭЦ привозилась самосвалом, жидкое стекло и пенообразователь поставлялись бочками, емкостью 200 л. Приготовление аэрированного легкого бетона производилось в аэросмесителе СА-500, емкостью 500л, затем через бетононасос «Микрокрет М500Е» разливалась по формам шлангом.
