ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВИБРОФОРМОВАНИЯ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА ПОНИЖЕННОЙ ОБЪЕМНОЙ МАССЫ —
Физико механические свойства и эксплуатационная стойкость ячеистого бетона во многом определяются характером его пористой структуры, которая зависят от кинетики реологических характеристик смеси при формовании. Применение вибрационных воздействий при вспучивании ячеистобетонной смеси позволяет изменять реологические характеристики и, таким образом, создавать условия для формирования пористой структуры, обеспечивающей наилучшие физико-механические свойства бетона.
В ранее проводившихся исследованиях принимались различные критерии для регулирования процесса виброформования. В других работах5,6 приводятся данные о характере кинетики пластической вязкости смеси при виброформовании, когда по мнению авторов, достигалось наилучшее качество ячеистого бетона. В настоящей работе, содержащей по сравнению с вышеуказанными новые данные, приводятся результаты исследований, задачи которых сводились к определению параметров, влияющих на процесс виброформования, и определению их оптимальных значений для получения ячеистого бетона пониженной объемной массы. При этом методика исследований и измерительные приборы выбирались с учетом возможности применения их в промышленных условиях и последующего использования при создании автоматизированных систем регулирования процесса виброформования.
Исследования проводились при опытно-промышленном формовании изделий из ячеистого бетона объемной массой 500 и 600 кг/м3 на Гродненском комбинате строительных материалов. Для приготовления ячеистобетонной смеси применялись смешанное вяжущее, получаемое путем совместного помола извести, цемента и песка в соотношении 1:1:1 но массе, кремнеземистый компонент и виде шлама, получаемый размалыванием песка в шаровой мельнице мокрого помола, водно-алюминиевая суспензия на основе пудры ПАП-1. Осуществлялся подбор состава смеси с учетом содержания песка с удельной поверхностью около 2000 см /г 70—75% общей массы песка и 30—25%— с удельной поверхностью 2500—2700 см2/г.
Ячеистобетонную смесь приготавливали в вибросмесителе СМС-40, затем заливали в формы объемом до 9 м3, установленные на виброплощадке К-494. Колебания виброплощадки горизонтально направленные с амплитудой 0,25— 0,30 мм и изменяемой частотой в интервале от 30 до 50 Гц. В исследуемой смеси при помощи приборов, разработанных и изгоговленных во ВННИстроме, измерялась температура, вязкость, объемная масса я электросопротивление смеси. Кроме того, определялась высота подъема смеси, амплитуда и частота колебаний, продолжительность вибрации. При заливке массы в форму в нее погружались датчики приборов (рис. 1), регистрирующие блоки которых смонтированы на специальном стенде, установленном в цехе.
В результате опытов было установленно, что изменение объемной массы и высоты зелучиваиия происходит по одинаковом закону. Возможность измерения с высокой точностыо при помощи аитоматнческоп прибора объемной массы делает этот на раметр, характеризующий газообразование в смеси, предпочтительным по сравнению с высотой вспучивания.
Анализ измерения электросопротивле ипя ячеистобетонной смеси при формовании показал, что кинетика этого пара метра может быть описана уравнение
Коэффициенты а, Ь и с существенно изменяются при различных формованиях и зависят от состава смесн, ее температуры и характера физико-химических процессов, происходящих в ней. Анализом кинетики электросопротивления ячеистобетонной смеси и растворной ее части (без газообразователя) найдено, что электросопротивление, особенно в начальный период газообразования, зависит не столько от количества газовой фазы, сколько от химического состава смеси и количества жидкой фазы, являющейся электролитом. Следовательно, из трех рассмотренных характеристик для получения наиболее объективной информации о процессе газообразования целесообразно принять одну объемную массу смеси.
На использовании для пластично-вязких систем зависимости вязкости от температуры и зависимости газообразования в ячеистобетонной смеси от температуры основана методика регулирования процесса виброформования, получившая известное применение в заводских условиях. Как показали наши исследования. вязкость ячеи гобетоннин смеси зависит прежде всего от характера вибрационных воздействий. Функциональная зависимость между вязкостью и температурой отмечена только для смесей при постоянных характеристиках исходных материалов и идентичных условиях виброформования или для одинаковых смесей, формуемых по литьевой технологии. Следовательно, реологическое состояние и процесс схватывания смеси при виброформовании целесообразно характеризовать по данным прямого измерения вязкости.
Температурный фактор оказывает большое влияние на процесс газообразования з ячеистобетонной смеси и нарастание пластической прочности. В свою очередь, кинетика температуры смеси, ее начальная и конечная величина, как показал анализ полученных данных, зависят от состава смеси, количества и активности вяжущего, температуры и скорости гидратации извести, водотвердого отношения, температуры сырьевых материалов и воды затворения и др. Оптимальные значения температуры, при которых вспучивание происходило достаточно интенсивно, но не сопровождалось дефектов структуры вследствие избыточного давления газа в сырце т, или термических напряжений, получали регулированием состава смеси. Информация, получаемая при измерении температуры, использовалась для корректтировки состава смеси с целью обеспечевали я заданного термического режима формования.
Требуемые значения температуры, завися ящие от указанных выше технологиеских параметров, могут быть определенны расчетным путем по методике, разработанной во ВЗИСИ. В результате работ установлено, что для контроля и регулирования процесса структурооббразования яченстобетонной смеси необбходимо и достаточно измерение и регуулирование в процессе вспучивания следующих трех параметров: объемной массы смеси, являющейся характеристикой процесса газообразования, пластическое вязкости, показывающей изменение свойств смеси в процессе формования, и температуры, дающей й информацию для корректировки состава смеси.
Регулировать процесс структурообразования ячеистого бетона можно только на первой стадии формования, начало которой соответствует моменту полной массы в форму, а окончание соответствует прекращению вспучивания. Прьи этом пластическая вязкость смеси доллжна экспоненциально возрастать, чтобы исключить возможность разрыва мембран увеличивающимся давлением газа внутри пор и предотвратить потери газа через поверхность формуемых изделий й. Кроме того, увеличение пластической и вязкости и пластической прочности определяется необходимостью предотвращения оседания массы при вспучивания.
Проведенные исследования позволили определить следующий алгоритм регулирования процесса формования, в котором основным параметром является вязкость смеси. Вибрационный механизм включается в начале активного газообразования, которое контролируется изменением объемной массы, при достижении смесью требуемой величины вязкости. В период вспучивания вязкость смеси регулируется либо изменением интенсивности вибрации, либо циклических виброформованием. Вибрирование прекращается, когда заканчивается выделение газа и достигается необходимая вязкость смеси.
Информация, получаемая при измерении температуры, используется для последующей корректировки состава смеси с целью регулирования продолжительности вспучивания и предотвращения возможной температурной деструкции бетона-сырца. Этот алгоритм может быть положен в основу при создании автоматической системы регулирования процесса виброформования.
Статистическая обработка результатов формования изделий из ячеистого бетона пониженной объемной массы позволила определить диапазоны оптимальных значений рассматриваемых параметров. Для ячеистого бетона объемной массой 600 кг/м3, получаемого в условиях Гродненского комбината стройматериалов, эти значения следующие: объемная масса смеси при заливке ее в форму 1650± ±100 кг/м3; объемная масса при окончании вспучивания 910+50 кг/м3; температура соответственно 39+2°С и 52+2°С; вязкость соответственно 4,75+1,25 уел. единиц или от 0,86-102 до 1,068 102 на с и 30 ±10 уел. единиц или от 2,140-102 до