Получение силикато-шлаковых бетонных изделий методом двухстсдийного гидротермального твердения

В результате теоретических н экспериментальных работ, проведенных за последние годы советскими учеными в содружестве с коллективами предприятий, создана прочная научная база для развития производства крупноразмерных бесцементных конструкций и деталей гидротермального твердения. Исследования армированных и неармированиых силикатобетонных изделий подтвердили, что они по физико-механическим свойствам не уступают строительным конструкциям из обычного бетона и в то же время значительно экономичнее их.

Дальнейшие работы показали, что имеется возможность резкого увеличения производительности заводов, выпускающих крупноразмерные силнкато-шлаковые бетонные детали, если применять двухстадийную гидротермальную обработку их: сначала в камерах, а затем в автоклавах уже без форм.

При таком способе производства коэффициент заполнения автоклава может быть доведен до 0,45—0,55, т. е. повышен примерно в 2 раза по сравнению с обработкой в формах. Оборачиваемость автоклава также увеличивается и достигает двух циклов в сутки.

Метод двухстадийной гидротермальной обработки силикато-шлаковых изделий предложен НИИ по строительству АСиА СССР в Свердловске и трестом Тагилстрой.

При производстве силикато-шлаковых бетонных изделий методом двухстадийной гидротермальной обработки важным требованием является получение материала такой прочности, при которой он, после освобождения от формы, может быть загружен в автоклав без каких-либо повреждений или нарушений структуры.

Наши исследования показали, что изготовление плотных и ячеистых силикатных изделий методом двухстадийного гидротермального твердения возможно при введении в известково-песчаную смесь определенного количества молотых гранулированных доменных шлаков.

Весьма положительные результаты достигаются в этом случае при использовании известково-шлакового вяжущего, получаемого совместным помолом извести и гранулированного шлака с последующим смешением этого вяжущего с кварцевым песком или немолотым гранулированным шлаком, а также при одновременном введении в шихту песка и шлака.

Введенне в известково-песчаную шихту тонкоизмельченного гранулированного шлака интенсифицирует процесс химического взаимодействия между основными компонентами его и Са(ОН)2. На первой стадии гидротермальной обработки сформованных изделий (в камере) сначала образуются адсорбционные системы, которые затем, пройдя через стадию коллоидообразования, превращаются в гидросиликаты н алюминаты кальция, цементирующие зерна кварцевого песка. Взаимодействие Са(ОН)2 с кварцем в этих условиях незначительно — на поверхности зерен кварца образуется пленка главным образом основных метастабильных гидросиликатов.

На второй стадии гидротермальной обработки изделий (в автоклаве) происходит нарастание. прочности. Образовавшиеся сначала метастабильные основные гидросиликаты кальция превращаются в более стабильные, мелкокристаллические. Кристаллы новообразований заполняют промежутки между зернами кварца, при этом плотность и прочность бетона повышаются.

В песчано-известково-шлаковом бетоне двухстадийного гидротермального твердения прочность создается главным образом за счет образования CSH(B) волокнистого строения. В зависимости от содержания извести в шихге и ее активности, активность шлаков, тонкости из мельчен и» составляющих и других факторов в изделиях находятся в различных количествах также гидросиликаты кальция C2SH(A), C4S5H5 (тоберморит), CcScH (ксонотлит) и др.

Нами проведены исследования по получению силикатно- шлаковых бетонных изделий с различным объемным весом методом двухстадийной гидротермальной обработки.

При проведении исследований были использованы: известь с содержанием активной СаО 60—70%, кварцевый песок, доменныи гранулированный шлак и вспученный перлитовый песок. Для регулирования сроков гашенияизвести добавляли гипс. В качестве газообразователя применяли алюминиевую пудру.

Химический состав исходных составляющих приведен в табл. 1.


Вяжущее для силнкато-шлаковых бетонов готовили помолом извести и гранулированного доменного шлака в соотношении от 1:1 до 1 : 1,5. Удельная поверхность вяжущего в зависимости от соотношения извести и шлака составляла 5000—4000 см3/г.

В качестве заполнителя, кроме немолотого кварцевого песка и доменного гранулированного шлака, был использован также вспученный перлитовый песок.

Для определения физико-механических свойств вяжущего готовили образцы размером 7X7X7 см. Испытания силнкато-шлаковых бетонов проводили на кубах размером 10X10X10 сл.

После предварительного выдерживания образцы подвергали гидротермальной обработке в течение 4ч в камере при температуре 90—100° С. Затем часть образцов испытывали, а остальные распалубливали и обрабатывали в автоклаве по следующему режиму: подъем давления пара—2 ч, выдержка при 8 атм 2, 4, 6, 8 ч, спуск давлении —2 ч.

В табл. 2 приведены данные о механических свойствах конструктивных, конструктивно-теплоизоляционных и теплоизоляционных силикато-шлаковых бетонов оптимальных составов плотной и ячеистой структуры, а также силикато- шлаковых бетонов (с использованием легких заполнителей), полученных по методу двухстаднйной гидротермальной обработки.

Проведенные нами исследования показали, что для гарантии прочности изделий после распалубки в пэоизводственных условиях гидротермальную обработку бесцементных бетонных деталей в камере следует производить в течение не менее 4 ч в указанных выше температурных условиях.

Прочность плотных силикато-шлаковых изделий, при которой их можно распалубливать и загружать в автоклав без нарушения формы и структуры, достигается при использовании известково-шлакового вяжущего в количестве около 30% и немолотого гранулированного шлака или кварцевого песка — около 70%. Объемный вес такого материала составляет 1700- 1900 кг/и3 при прочности его после гидротермальной обработки в камере 100—170 кг/см2 и после автоклавной обработки 200—250 кг/см2.

Вяжущие необходимо изготовлять совместным помолом извести и гранулированного доменного шлака в соотношении от 1:1 до 1 : 1,5 по весу. Тонкость помола должна соответствовать остатку на сите 021 не более 1%.

Изготовление конструктивно-теплоизоляционных и теплоизоляционных ячеистых бетонов объемным весом 1200— 500 кг/м3 с пределом прочности при сжатии 100—15 кг/см2 при Двухстадинной гидротермальной обработке изделий требует полной замены кварцевого песка молотым гранулированным шлаком. При этом, чем выше объемный вес изделий, тем грубее может быть измельчен гранулированный шлак.


Наряду с плотными и ячеистыми силикато-шлаковыми бетонами в районах, где есть необходимые условия для обеспечения шлаковой пемзой, керамзитом, аглопоритом, должны получить применение силикатные бетоны на легких заполнителях.