Образование оптимальной структуры ячеистого бетона

Свойства к долговечность ячеистого бетона в значительной мере зависят от качества его структуры. Наибольшее влияние на качество структуры оказывают составы к методы изготовления ячеистого бетона

Результаты ряда исследований свидетельствуют о положительном влиянии на структуру и свойства ячеистого бетона вибрационных воздействий в период приготовления массы, репулирования реологических свойств, газовыделения и температуры массы в процессе вспучивания, гранулометрического состава сухих компонентов смеси поверхностно-активных веществ качества алюминиевых газоабразователей. К какой же структуре газовых пор и межпоровых перегородок следует стремиться, чтобы значительно повысить качества ячеистого бетона, какие условия формирования этой структуры считать оптимальными? Для того чтобы ответить на этот вопрос. необходимо прежде всего определить эталон высококачественной структуры для ячеистого бетона и разработать -научно обоснованный метод ее образования, максимально приближающий реальный материал к эталону.

Обычно при подборе состава ячеистого бетона не учитывается различие в толщине стенок газовых пор с изменением объемной массы и для разных ее значений применяют молотые пески-с сдельной поверхностью, согласно СН 277-70, не менее 2000 см2/г. В то же время, как показывают исследования, при повышенной объемной массе возможно применение грубомолотых и немолотых мелкозернистых песков. Это позволит резко сократить количество воды затворения, влажность изделий, уменьшить усадку и ползучесть, значительно упростить технологию и снизить стоимость изделий. Вместе с тем резкое снижение объема воды затворения вызывает уменьшение общего объема массы, в связи с чем возникает вопрос о достаточности его для заполнения межпорового пространства ячеистого бетона.

Настоящая работа является попыткой подойти к вопросу построения структуры ячеистого бетона на основе идеальной модели пористого тела, принятого за эталон, и содержит теоретические предпосылки и экспериментальною проверку метода формирования оптимальной структуры ячеистого бетона.

При дальнейшем заселении пустот порами диаметром меньше 0,127) пористость модели возрастает совершенно незначительно, координационное число и положение таких пор становятся -неопределенными. Поэтому пористость 87,02% принимается за максимально достижимую для данной модели. Существенно, что вычисленные значения пористости модели соответствуют состоянию соприкасающихся сфер тор.

Реальные ячеистые бетоны, естественно, не имеют такой упорядоченной упаковки и идеальной формы пор соответствующих размеров, как у модели. Газовые поры в них раздвинуты на некоторое расстояние, зависящее от удельной поверхности пор и объемной -массы ячеистого бетона В то же время конструкция идеальной модели позволяет произвести необходимые расчеты, сопоставить их с экспериментальными данными и установить отклонения от модели, -которые -согласно терминологии, принятой в физике твердого тела, можно также характеризовать вакансиями, дислокациями и мозаичностью.


Теоретически определить этот диаметр пока не представляется возможным. Поэтому в -работе он -был определен экспериментальным путем. С этой целью готовились образцы газобетона разной объемной массы Для изготовления их применялись рядовые материалы, удовлетворяющие требованиям инструкции СН 27-7-70. Объем исходной массы в опытах изменялся от 13 до 22% проектного объема газобетона. Водотвердые отношения для каждого объема массы также менялись от 0,55 до 4. Смеси готовились холодными при 20—25°С. Вспучивание их производилось с вибрацией. После -вспучивания образцы твердели в нормальных (условиях, а затем их исследовали. Принятые условия изготовления образцов отвечают требованию минимального содержания воды в смеси, что находится в соответствии с первым положением метода.

Качество макроструктуры газобетонных образцов оценивалось по количеству дефектов в стенках нор, отклонениях пор от сферической формы (путем сравнения диаметров, измеренных в двух направлениях), характеру распределения по размерам и механической прочности. Оптимальной была признана структура газобетона, изготовленного из смеси объемом 49,6+0,6% при водотвердом отношении 0,65+0,03. Структура газобетона в этом случае имела наименьшее количество дефектов, поры имели преимуществвнио сферическую форму при явно выраженном многомодальном их распределении, приближающимся к идеальному в Эталоне (рис. 2). Структура газобетона при других исходных данных была значительно хуже. Поэтому объем массы, равный 19,6+0,6%, -назван нами критическим. Он представляет собой тот минимальный объем (.массы, который обеспечивает получение качественной структуры ячеистого бетона. Объемная масса вибровспученного газобетона при этом составляет в среднем 216 кг/м3.



Определение истинных диаметров пор О производилось двумя способами, путем измерения глубины лунок с последующим расчетом диаметров2 и непосредственно по участкам с семерной больших пор, в промежутках между которыми наблюдались мелкие, соответствующие в модели размеру 0,1550. Определенный таким образом истинный средний диаметр nop D с учетом доверительного интервала оказался равным 1,127+0,07 мм. На основании его и расчетных -значений 6/D были вычислены толщины перегородок и диаметры наибольших пор О всех технических объемных масс ячеистого бетона (табл. 2). Фактические замеры толщин перегородок и наибольших диаметров пор О различных объемных масс газобетона, изготовленного -в соответствии с вышеуказанными условиями, показали хорошее совпадение их с расчетными данными (табл. 3).

Табл. 11 свидетельствует о том, что с увеличением объемной массы ячеистого бетона толщина межшаровых перегородок возрастает. Исходя из этого, представляется целесообразным и дисперсность песка или другого кремнеземистого компонента выбирать та к тем образом, чтобы крупность его частиц была соизмерима с толщиной стенки.

В табл. 4 приведены результаты макроскопического анализа гранулометрического состава песков разной крупности.

Как видно из табл. 4, дисперсность песка начиная с 500—600 кг/м3 может быть уменьшена вплоть до применения для бетона объемной массой 900—1200 кг/м3 немолотого мелкозернистого песка с модулем крупности 0,7— 1,3. Это позволит уменьшить водопотребность смесей, ускорить и удешевить помол песка, снизить усадку а влажность ячеистого бетона, увеличить плотность межпоровых перегородок. Кроме того, появляется возможность использования неограниченных запасов мелкозернистых песков, например барханных песков республик Средней Азии, что очень ценно для организации производства стеновых камней и блоков для сельского строительства.

С уменьшением содержания воды в смеси газовая пористость ячеистого бетона возрастает. Это хорошо согласуется с требованиями второго -положения метода подбора состава. При критическом объеме массы 19,6+0,6% соответствующая ему максимальная газовая пористость ячеистого бетона будет равна 80,4±0,6%, а отношение ее к пористости, образующейся при испарении свободной воды, 7,5±0,5 ( расчете принималось количество химически связываемой воды в размере 10% массы твердых компонентов).

Очевидно, это отношение будет максимальным и для других объемных масс ячеистого бетона, и поэтому может