Особолегкий ячеистый золобетон с добавками полимеров —
Теплоизоляционные изделия из ячеистого бетона по своим техническим и эксплуатационным свойствам в значительной степени уступают более эффективным видам теплоизоляционных материалов, в частности минераловатным плитам повышенной жесткости. Поэтому совершенствование заводской технологии изготовления теплоизоляционных газо- и пенобетопов связано с решением, п частности, задачи снижения их средней плотности с 350—500 до 200—250 кг/м3.
В Новокузнецком отделении Уралниистромпроекта разработана технология изготовления теплоизоляционных плит из полимерцементного ячеистого золобетона средней плотностью 200 кг/м3 с пределом прочности при сжатии 0,4— 0.5 МПа. Особенность технологии заключается в оптимизации состава комплексного органо-минеральиого вяжущего, предназначенного для твердения в условиях автоклавной обработки при давлении 0.8 МПа, температуре 174°С и пропаривания при температуре 90— 100°С, а также и применении метода двухстадийной пеногазовой поризации смеси с осуществлением пенной поризации в турбулентном смесителе, снабженном приспособлением для интенсификации пронесся пенообразования
В исследованиях использовали портландцемент марки 400 Яшкинского цементного завода, молотую известь активностью 70—80%, каменноугольную золу Южно-Кузбасской ГРЭС с удельной площадью поверхности 4200—4500 см/г. пенообразователь — моющее средство «Прогресс», алюминиевую пудру марки ПАП-1 (газообразователь). Вводили также полимерные добавки — поливинилацетатную дисперсию (ГОСТ 18992—80), 6v- талиенстирольные латексы СКС-65ГП (ГОСТ 10564—75) и СЩ-1 (ГОСТ 11604—78). а также карбоксиметилцеллюлозу (КМШ. Последняя, как высокомолекулярное ПАВ служит не только регулятором реологических свойств, ио и. наряду с моющим средством «Прогресс» (алкилсульфатом натрия), — стабилизатором полимера в цементно-зольной смеси.
Применение мелкодисперсной золы в качестве кремнеземо-глиноземистого компонента является фактором, обусловливающим получение ячеистого бетона с предельно низким значением средней плотности, поскольку плотность золы (2—2,1 г/см3) значительно меньше плотности песка (2,7 г/см3).
Реологические свойства ячеистобетонной смеси изучали с помощью прибора с параллельно смещаемой рифленой пластинкой и определяли по кривым кинетики деформаций e=f(t) при Т = const ряд характеристик: начальный модуль упругости, модуль эластичности, наибольшую пластическую вязкость. условный предел текучести (предельное напряжение сдвига), коэффициент эластичности Я, пластичность по Воларовичу и максвеллов период релаксации равновесный модуль, соответствующий полному развитию эластических деформаций).
Установлено, что преимущественное влияние на пенообразующую способность и устойчивость ячеистобетонной смеси оказывает наибольшая пластическая вязкость и предельное напряжение сдвига та, а также коэффициент эластичности Я (табл. I). Оптимальные условия пенной поризации смеси и формирования структуры материала (значит, хорошие формовочные свойства смеси) соответствуют деформационному процессу, характеризующемуся преимущественным развитием медленных эластических и пластических деформаций при пониженных значениях предельного напряжения сдвига. Смеси с такими реологическими характеристиками при введении добавки ПАВ или моющего средства «Прогресс» отличаются высокой пенообразующей способностью и устойчивостью пенных и газовых пузырьков.
Разработан также способ поризации смеси путем постепенной подачи части воды затворения (60—70%) и ПАВ (70— 80%) в ходе перемешивания. Сочетание этого технологического приема с оснащением смесителя панцирной сеткой позволило получить требуемую степень поризации смеси без введения в нее сжатого воздуха. Из рис. 1 видно, что благодаря применению комплекса конструкционных элементов п технологических приемов можно получить ячеистобетонную смесь с объемом вовлеченного воздуха до 120— 150% при содержании ПАВ, не превышающем 0.3%. являющуюся оптимальной по прочностным показателям материала.
Принципиально важные результаты получены в ходе исследований влияния добавок полимера на прочность ячеистого бетона при автоклавной обработке под черчением 0,8 МПа. при температуре 174°С в течение 3+6+3 ч и при пропаривании в безнапорной камере при температуре 100°С по режиму 3+10-1-3 ч. Характерно, что введение добавки полимера в состав раствора плотной структуры (без добавок порообразователей) приводит лишь к незначительному повышению прочности (на 15—20%) известково-цементно-зольного камня, в то поем я как прочность ячеистого бетона с добавкой 5—10% дисперсии ПВА или латекса увеличивается при испытании на сжатие Rr ж в 2—3 разя, а на растяжение при раскалывании Rр — в 3—4 раза (табл. 2).
Описанный эксперимент предопределяет саму возможность изготовления теплоизоляционных изделий средней плотностью 200 кг/м3 с требуемыми прочностными показателями. Его можно объяснить активной структурообразующей ролью сложного органо-минерального вяжущего. влиянием полимера в сочетании с ПАВ на формирование поровой структуры ячеистого бетона, выражающимся в повышении се однородности, а также уплотнении и упрочнении тонких межпоровых перегородок, «армировании» их затвердевшим полимером. Из анализа табл. 2 следует другой важный вывод: автоклавная обработка ячеистого бетона с добавкой дисперсии ПВА повышает его прочности, тогда как бетон с добавкой синтетического латекса в случае автоклавной обработки имеет прочность
Результаты исследований подтверждают целесообразность изготовления калиброванных теплоизоляционных плит из ячеистого золобетона с добавкой дисперсии ПВА по безавтоклавнон технологии. Осуществляется это путем формования крупных блоков, кратковременного их пропаривания (3—4 ч при 95—100”С). последующей сушки горячим газом (в одном тепловом агрегате») с дальнейшей разрезкой на плиты заданного размера. С целью улучшения формовочных свойств смеси, а также повышения прочностных показателей материала (см. табл. 2) разработан состав безавтоклавного ячеисто го золобетона с комплексной добавкой: 0,3—0,4% моющее средство «Прогресс» (алкилсульфат натрия)4-5—10% ПВА + +0,1—0,2% КМЦ.
Ячеистый золобетон с добавкой латексов — материал автоклавный. Автоклавная обработка такого бетона обеспечивает не только его более высокие прочностные качества, но и пониженную по сравнению с полученной после пропаривания влажность — 30—35% по массе вместо 40—45%.