Технология и свойства ячеистого силиката на извести сверхтонкого помола

Получившим известность в практике автоклавным ячеистым бетонам (газобетон, пенобетон и др.), приготовляемым на цементе или смешанном вяжущем, присущи два основных недостатка: большой расход цемента, достигающий 250 кг/м3, и недостаточная прочность—30—50 кг/см2 (при объемном весе 600—700 кг/м3).

Всесоюзным научно исследовательским институтом новых строительных материалов (ВНИИНСМ) ЛСиА СССР совместно с Научно-исследовательским институтом строительных материалов совнархоза Белорусской ССР (НИИСМ) разработана новая технология автоклавного ячеистого силиката, приготовляемого на чистой извести (без цемента).

В основу новой технологии ячеистого силиката положено два фактора: тонкий помол негашеной извести и интенсивное смешивание извести и части песка в сухом виде.

Тонкое измельчение и тщательное смешивание исходных компонентов достигаются совместным помолом в вибромельнице или другом помольном агрегате при соотношении 1 : 1 (по весу). При этом песок является размалывающим компонентом, обеспечивающим получение тонкомолотой смеси извести и части песка. Остальной песок размалывается отдельно в шаровой мельнице до наибольшей тонкости помола, рекомендуемой в производстве ячеистых бетонов (2500—3500 см2/г).

В первый период работы исследования технологических параметров получения ячеистого силиката проводились с применением пены, приготовленной из гндролизовянной крови v сернокислого железа. Экспериментальные работы продолжались с использованием газосбразователя — алюминиевой г.Хлрц парафинированной при температуре 180 — 200 течение 4 час. Существенных различий в свойствах пено- и газосилнката, полученных по ногой технологии, при правильном их изготовлении, не обнаружено но газообразованиепо своему характер. более соответствует процессам гашения извести г и формовании изделий, так как процесс га- шенпя активной извести и ее гидратационного твердения сопровождается стремлением к объемному расширению смеси, как и при газообразовании Поэтому приготовление ячеистой смеси на газе проис ходит более просто, чем на пене.

Для опытных работ по получению ячеистого силиката применялась известь Гродненского завода Химический состав се характеризуется следующими показателями 4в %.): SiO-—2.16, А12Оч—0,90, Fe203 1,30, СаО—88,2, МО—0.04, S03—0,85, п п. п.— 6,38 Содержание сктмвчих CaO-9-MgO = 82 4%, непогасившихся зерен 6,1%; скорость гашения 19 мин. и температура гашения 80р. -

Песок был получен из карьеров Минского завода железобетонных конструкций. Химический состав его (в %) следующий: S;02—77,4; А1203—5,05; Fe203—0,60, СаО — 6,65; MgO—1,59; п п п.—6,54.

Известь размалывали вместе с частью песка в вибромельннце М-200 при соотношении 1 : 1 (по несу). Удельная поверхность смеси извести и песка по прибору ПСХ-2 бралась в четырех вариантах: 6 300, 6 900, 7 800 и 10 100 см2/г (см табл. 1 ирис. 1).


Остальной песок размалывали отдельно в шаровен мельнице до удельной поверхности от 1500 до 4900 см2/г (рис. 1). Средняя тонкость помола всего песка (молотого совместно с известию отдельно) составила от 1 200 до 4 300 см2/г.

Ячеистую смесь как на пене, так и приготовляли в лабораторной пенобетономешалке Испытания ячеистого силиката производились на образцах размером 10Х10Х10 см. После заливкй смеси в формы образцы выдерживали 14—16 час., а затем запаривали в автоклаве по режиму: подъем давления пара до 8 ати — - 5 час., запаривание при этом давлении—6 час. и естественное остывание автоклава до 50—60°.

Для определения зависимости прочности ячеистого силиката от содержания в известково-песчаной смеси активной СаО соотношение извести и песка бралось в пяти вариантах, при содержании в смеси активной СаО (в %! по весу) 15; 17,5; 20; 22,5 и 25.

Водовяжущее отношение для каждого состава определялось в трех вариантах при вязкости смеси по «трубке вязкости» от 1,5 до 4,5 см.

В табл. 1 и на рис. 2 и 3 показана зависимость предела прочности при сжатии в высушенном состоянии ячеистого силиката объемным весом 700 кг/м3 от тонкости помола составляющих и содержания активной СаО в смеси, при оптимальном водовяжущем отношении.


Из полученных данных можно сделать следующие выводы:

1) Наибольшая прочность ячеистого силиката при содержании ь смеси 15 и 17,5%, активной СаО получалась при удельной поверхности всей смеси, соответственно, 4900 и 5400 см2/г.

2) При содержании в смеси 20 и 25% активной


3) Прочность при сжатии ячеистого силиката с Тсух =700 кг/м3 при содержании в смеси от 15 до 25% активной СаО находится в пределах 47— 89 кг/см2. Следовательно, проектную прочность силиката объемным весом 700 кг/м3 можно получать изменением расхода извести и тонкости помола составляющих (рис 4).

При подборе состава ячеистого силиката для Сталинградского комбината, применяющего известь с содержанием СаО, равным 65%;, и песок, содержащий 94% SiOg, при их совместном помоле в пропорции 1:1, прочность полученного материала объемным весом 700 кг/м3 при содержании активной СаО от 15 до 22.5% была от 76 до 90 кг/см2. Тонкость помола смеси известь : песок= 1 : 1 составляла 4200 см2/г, а отдельно молотого песка — 1750 см2/г.

Проведенные исследования показывают, что в технологии ячеистого силиката тонкость помола извести и совместное перемешивание ее с частью песка имеют очень большое значение. Чем больше удельная поверхность извести, тем быстрее происходит газообразование в растворной смеси, залитой и форму, а также насыщение водного раствора извести с образованием коллоидных частиц гидроокиси кальция, которые обеспечивают загустевшие ячеистой смеси. В результате увеличивается вязкость и стойкость смеси в формах, а, следовательно, ускоряется твердение ее до обработки в автоклаве.


Высокая дисперсность извести значительно увеличивает ее реагирующую поверхность при химических реакциях в автоклаве. Практически это дает значительное увеличение прочности ячеистого силиката.

При увеличении тонкости помола извести, благодаря слабому набуханию более дисперсных частиц, резко снижаются объемные изменения извести при гашении и гидратационном твердении, что предохраняет изделия от деформаций как до автоклавной обработки, так и при запаривании в автоклаве.

Совместное интенсивное смешивание извести с песком при помоле обеспечивает более полную адсорбцию мельчайших частиц извести па крупных фракциях преса Это способствует получению плавномерной структуры ячеистого силиката и ускорению химических реакции в автоклаве.

Для определения атмосфероустойчивости образцы размером 10X10X10 см испытывались на морозостойкость, коэффициент размягчения и попеременное увлажнение и высушивание.

Испытания на морозостойкость проводились в соответствии с ГОСТом 5742—51 на термоизоляционные плиты из неавтоклавного пенобетона.

Гродненская известь применялась с содержанием активной СаО, равным 68,2%. скоростью гашения 10 мин. и наибольшей температурой гашения 70°. Песок был взят тот же, что и для экспериментальных работ при исследовании технологии ячеистого силиката.

Известь и часть песка подвергались совместному помолу в вибромельнице в соотношении 1:1 до удельной поверхности 5 500 см2/г. Содержание активной СаО в смеси равнялось 22,5%- Остальной песок размалывали в шаровой мельнице до удельной поверхности 3 100 см2/г.

Образцы до и после запаривания никаких деформаций не имели.

После месячного хранения образцов в естественно-воздушных условиях (на стеллажах в помещении лаборатории), часть из них подвергалась испытанию на морозостойкость путем 25-кратного попеременного замораживания в течение б час. при температуре —15; —17° и оттаивании в течение 18 час. в воде при температуре +17, +18°. Остальные образцы продолжали хранить на стеллажах в помещении лаборатории в качестве контрольных.

Испытания образцов на предел прочности при сжатии, водопоглощение и коэффициент размягчения проводились после определения их морозостойкости; одновременно испытывались и контрольные образцы.

Все образцы предварительно высушивали до постоянного веса в сушильном шкафу при темпера тре 100—105°. Испытанию подвергались по три образца-близнеца. Результаты испытаний приведены в табл. 2



Прочность образцов в этом случае была ниже, чем на первом этапе работы, когда исследовалось влияние тонкости помола извести Объясняется это более низкой активностью извести и более грубым помолом составляющих.

Образцы, подвергавшиеся испытанию на морозостойкость. остались внешне без видимых изменений.

Коэффициент размягчения образцов, т. е. отношение их прочности в водонасыщенном состоянии к прочности в естественно-воздушном, получился равным 0,77—0,95, а в среднем — 0,86.

Затем часть образцов из ячеистого силиката подвергалась испытанию на 24-кратное увлажнение в течение 16 час. и высушивание в течение 8 час. при температуре от +20° до + 105° (при +100 + 105° в течение 5—6 час.). Образцы во влажном состоянии испытывались одновременно с контрольными образцами (то же во влажном состоянии).

Снижение прочности после испытания составляет от 4 до 12%. Никаких внешних изменений на образцах Не было обнаружено.

Результаты исследования ячеистого силиката показывают, что при объемном весе 700 -800 кг/м3 он является атмосферостойким материалом, вполне пригодным для применения в наружных стенах жилых зданий с нормальным температурно-влажным режимом эксплуатации.

Итоги всей проведенной работы позволяют сделать вывод, что ячеистый силикат, приготовленный ."а извести, имеет значительные преимущества по сравнению с цементным ячеистым бетоном. К ним относятся: возможность использования местного недефицитного и более простого в производстве вяжущего, повышенная прочность материала, меньший расход вяжущего на единицу изделия.

В основу промышленной технологии ячеистого силиката положены следующие технологические факторы:

получение устойчивых пористых смесей посредством газо- или пенообразователя (предпочтительнее—- посредством газообразователя);

тонкий помол извести с частью песка (1:1) до удельной поверхности 5000—7000 см2/г в вибро мельницах или в шаровых мельницах с сепарацией;

длительное смешивание (гомогенизация) извести и части песка в сухом виде;

автоклавная обработка изделий.


В мае текущего года в Минске на экспериментальном заводе НИИСМ БССР начато производство крупноразмерных стеновых панелей из ячеистого силиката объемным весом 700 кг/м и толщиной 25 см для строительства опытных жилых домов (рис. 5).

Стеновые панели предполагается готовить без фактуры. Но пористая поверхность панелей снаружи здания должна покрываться одним из следующих гидрофобных составов: а) после монтажа стен — 20-процентным раствором ГКЖ с красителями, б) на заводе грунтовкой из портландцемента, гашеной извести, молотого песка, стеарата кальция и воды в пропорции (по весу) 1 : 0,2: 0,6 : 0,08 : 1, а после монтажа — тем же составом, но с добавлением вместо песка цветной минеральной крошки или красителя (окись хрома, сиена, охра, сурик железный, цемянка молотая, крон свинцовый и др.), количество которых подбирается опытным путем.

Панели из ячеистого силиката, по сравнению со стенами из обычного силикатного кирпича или плотного силиката, будут иметь в 2.5 раза меньшую толщину и в 5—6 раз меньший вес на 1 м2 стены.

Предварительные технико-экономические расчеты показывают, что стоимость 1 м2 наружных стен из ячеистого силиката будет в полтора — два раза дешевле стен из силикатного кирпича.

Потребная мощность вибромельниц для совместного помола всей извести и части песка при изготовлении 300 тыс. Jit3 изделии из ячеистого силиката в год составляет 4 т/час. ВНИИНСМом сейчас в производственных условиях осваивается вибромельница М-1000 производительностью для состава известь : песок =1:1 около 2 т/час. Следовательно, для завода ячеистого силиката указанной годовой производительностью потребуется установить две мельницы М-1000.