Изготовление силикатных газобетонных изделий методом вибровспучивания —
Обычно применяемые способы изготовления газобетона требуют, чтобы в массе содержалось достаточно большое количество воды затворения, так как иначе она плохо вспучивается. Однако и при относительном избытке водной фазы растворение алюминиевого порошка происходит медленно, вследствие того, что частицы алюминия пассивируются осаждающимися на них новообразованиями (гелем, кристалликами алюминатов кальция) н пузырьками водорода. Поэтому газовыделение тормозится, и процесс вспучивания массы длится практически не менее 15— 40 мин. Высокие значения водогпвердого отношения общепринятой технологии изготовления газосиликатных и га- зобепонных изделий, достигающие соответственно 0,45—0,55 и 0,42—0,48, обуславливают продолжительность процесса вызревания массы (до автоклавной обработки) не менее 4—5 час. Тепловлажностную обработку также приходится на замедленном режиме.
Значительно ускорить газовыделение н сократить период вспучивания, даже при уменьшении количества воды затворения, можно, применив кратковременное (45—90 сек) вибрирование вспучиваемой газосиликатной или газобетонной массы При таком методе, особенно если в исходную массу вводятся поверхностно-активные добавки, сокращается срок вызревания бетона улучшаются некоторые его фнзико-механическне свойства.
При разработке научных основ метода вибровспучивання были использованы труды Н. А. Попова, показавшего, что ячеистые бетоны во многом подчиняются тем же законам, на которых основывается технология плотных бетонов, а также важнейшие положения о возникновении пространственных коагуляционных (тиксотропных) структур, развитые П. А. Ребиндером, и результаты исследований А. Е. Десова пр вибрированию бетона . Следует отметить, что в технологии ячеистых бетонов вибрирование применялось и ранее, но только как способ уплотнения и разравнивания массы после образования ячеистой структуры.
В настоящей статье излагаются результаты исследований по выбору основных технологических параметров производства силикатного газобетона (газосилихата) с применением метода вибровспучивания, проведенных силами НИИЖелезобетона и МИСИ имени В. В. Куйбышева в содружестве с работниками Люберецкого завода силикатного кирпича.
При лабораторных опытах и экспериментальных производственных работах применялись следующие исходные материалы топко молота я известь-кипелка удельной поверхностью от 5000 до 7000 см/г, содержанием 65—90% активной СаО; известь, размолотая совместно с сухим песком или песком карьерной влажности в соотношении 1 : 1 (по весу); песок Люберецкого карьера, размолотый до удельной поверхности 2000—3000 см/г; алюминиевая пудра ПАК-3; двуводный типе. В ряде опытов применялись добавки мылонафта н сульфитно-спиртовой барды 0,07 -0,2% к весу извести.
Для лабораторных работ использовалась трехчастотная виброплощадка н одночастотная виброплощадка — 5-тонная площадка На заводе были .применены поверхностные вибраторы типа С-414, работавшие как навесные.
Расход алюминиевой пудры принят такой же, как для обычного газосиликата соответствующего объемного веса, т. е 0,15% от веса сухих составляющих для теплоизоляционного материала объемным весом 400—480 кг/м3 и 0 07%— для конструктивного газосиликата объемным весом 650—750 кг/и3.
В подготовленный песчаный шлам известь или совместно измельченную известково-песчаную смесь (состава 1:1) и перемешивали их в течение 2 мин. После введения алюминиевой суспензии раствор перемешивали еще 1,5 мин. и заливали в формы.
Как следует из упомянутых выше и ряда других исследований по вопросам вибрирования и тиксотропных превращений пластично-вязких минеральных систем, бетонная смесь при вибрировании переходит в состояние, близкое к жидкому, и структура дисперсной системы нарушается. Вместе с тем происходит иммобилизация значительной части воды из сольватных оболочек. Это равносильно введению в смесь дополнительного количества воды.
В силикатном или бетонном растворе относительное движение зерен компонентов при вибрации приводит к последовательному удалению их друг от друга на короткие промежутки времени В обычной бетонной смеси между зернами, разошедшимися в разные стороны, вклиниваются вышележащие частицы, отчего плотность массы, в общем, повышается. В газобетон ной массе во время вибрирования создается внутреннее давление, вызываемое активным выделением водорода. Поэтому пустоты, образующиеся в вибрируемом растворе, заполняются пузырькам : газа. Если з обычных бетонах смесь в результат вибрирования, последовательно двигаясь вниз, уплотняется, то при вибрировании газобетонной массы в процессе газообразования вспучивние — масса движется вверх и увеличивается в объеме.
Лабораторные опыты по получению силикатного газобетона методом вибровспучивания выявили ряд специфических особенностей этого процесса Прежде всего ускоряются реакции гидратации извести Это объясняется тем что вокруг ее частиц образуются диффузионные слои, тормозящие дальнейшее взаимодействие негашеной извести с водой При вибрирозании же происходит разрушение диффузионных слов, обнажаются непогасившиеся поверхности зерен извести, к которым получаю доступ новые порции воды, слабо насыщенные гидратом окнеи кальция. Ускорение гидратации « уменьшение водозяжущего отношения обуславливают быстрое нарастание температуры смеси., В свою очередь, как известно, скорость гидратация извести увеличивается вдвое при повышении температуры среды на каждые 10.
Непрерывное удаление продуктов взаимодействия с поверхности частичек алюминия и более высокая температура смеси приводят к тому, что при вибрировании процесс газовыделений Протекает в 8—10 раз быстрее, чем гари обычном способе вспучивания. Как показывают кривые на рис. 2, активное газовыделение заканчивается в этом случае за 60—80 сек. Вибрирование ячеистом смеси свыше оптимального времени (60— 70 сек.) может привести к прорыву газами массы у стенок формы.
Вибрирование сопровождается наибольшим разжижением массы и уменьшением трения у стенок формы. Образование излишков ячеистой массы (горбушки) при правильно .подобранной высоте заливки раствора в формы можно довести до минимума.
Ускоренная гидратация извести, уменьшение водовяжущего отношения, высшая температура смеси, быстрое прекращение газовыделения, уплотнение стенок газовых пор за счет вибрации— все это приводит к значительно более быстрому нарастанию структурной прочности ячеистой массы (рис. 3). В связи с этим появляется возможность во много раз сократить время вызревания изделий до тепловлажностной обработки.
При вибровспучивании газосиликатных изделий зависимость их объемного веса от водовяжущего отношения сказываетея в значительно меньшей мере, чем при принятой ныне технологии (рис. 4).
В процессе виброокучивання происходит непрерывное перемещение газовых пузырьков, однако относительно высокая пластическая вязкость раствора препятствует их слиянию. В результате полученные по такому методу газосиликаты отличаются мелкопористой однородной структурой.
Для обеспечении минимальной продолжительности вспучивания необходимо, чтобы процесс вибрирования растаю совпадал с началом активного газовыделения. Это достигается соответствующим подбором температуры раствора в момент заливки форм (ряс. 5).
При существующей технологии производства газосиликата время вспучивания массы в каждом отдельном случае различно и колеблется в широких пределах.
Опыты по изготовлению методом вибровспучивания значительного количества больших и малых образцов с применением извести.
Опыты показали, что при амплитуде вибрации 0,15—0,2 мм наблюдается удовлетворительное разжижение и получается однородная структура ячеистой массы у стенок формы, меньшая пористость и повышенный объемный вес в центре образца при высоте его больше, чем 10 см. При амплитуде вибрации 0,25—0,37 мм достигается оптимальная степень разжижения раствора, изделия обладают однородной мелкопористой структурой по всему сечению, прочность их выше, чем при всех других величинах амплитуд.
В случае вибрации при амплитуде 0,45—0,6 лл возможны всплески раствора с прорывами газа и оседанием вспученной массы в любой точке изделия при высоте его до 15 см и около стенок формы црн большем размере. Такой ячеистый силикатный бетон имеет неоднородную структуру и невысокую прочность. Дальнейшее увеличение амплитуды колебаний (0,7—0,8 мм) приводит к повсеместным всплескам раствора, прорывам газа, расслоению и оседанию массы, большой разнице в значениях объемного веса по высоте.
Таким образом, оптимальной при частоте вибрации 2850—3000 в мин. следует считать амплитуду колебаний 0,2о—0,37 мм