Получение строительных изделнй из растворных смесей при динамо-термическом воздействии —

Сокращение длительности процесса твердения—одна из наиболее актуальных задач в совершенствовании производства изделий на основе цементнопесчаных растворов.

Известны различные способы повышения плотности и прочности таких изделий в начальные сроки твердения. Одни из них (вакуумнрование, вибрация под пригрузом, запаривание под давлением 1,2 ) уже широко применяются, другие — например, способы формования изделий при высоких давлениях и температурах 3-4 позволяющие получить надежную короткие сроки, через 1— 3 часа, продолжают еще оставаться предметом исследований.

В НИИЦементе проведены исследования с целью выявления параметров режима прессования строительных изделий нз цементно-песчаных смесей при высоких давлениях и повышенной температуре. Мы поставили перед собой задачу изучить кинетику процесса твердения цементного камня при динамо-термическом воздействии в зависимости от величины давления, температуры, минералогического состава портландцемента и состава раствора.

Прочность образцов из высокоалюминатного цемента (Воскресенский завод) оказалась несколько выше, чем у образцов из низкоалюминатного цемента (завод «Комсомолец»),

При испытании образцов, прессованных без нагрева, через 30 мин.. 1 час и 3 час. их прочность оказалась весьма незначительной. Нагревание же смеси в процессе прессования повышает прочностные показатели в 2—7 раз.

Увеличение давления прессования от 200 до 500 кг/смг влияет на прочность изделий главным образом в первые 1—3 часа, повышая ее в 1,5—2 раза.

Образцы из смешанного вяжущего (с добавкой шлака н песка) в первые часы после прессования обладают прочностью в 2,3—9,4 раза ниже, чем из чистого цемента. В более отдаленные сроки твердения (7—28 сут.) нх показатели разнятся незначительно.

При использовании «белого» шлама с добавкой 5 и 14% гипса были получены образцы, которые через 3 часа после прессования обладали прочностью 300—325 кг/см2. К 28 сут. твердения в воде она возрастает незначительно н остается в пределах 350—360 кг/см2. Образцы из «белого» шлама к 3 сут. твердения имеют прочность всего 60— 70 кг/см, а к 28 сут 200—220 кг/см2. Эти данные служат основанием для рекомендаций по использованию «белого» шлама для изготовления белых и цветных (с добавкой пигмента) облицовочных плит, подоконников и других строительных изделий.

Изучение процессов гидратации при твердении изделий, прессованных под давлением 400 кг/см2 при 85—90°, проводилось на образцах размером 3×3 см из чистого цементного теста и песчанистого портландцемента (50% песка).

Исследования состава продуктов гидратации велись методами термического и петрографического анализов. О плотности и общей пористости затвердевших образцов суди ли по удельным и объемным весам и характеру микрошлнфов Результаты исследований (табл 4 и рис. 3) позволили установить, что прессование растворных образцов при кратковременном воздействии высокого давления и температуры значительно ускоряет нарастание прочности.

Термограммы прессованных образцов состава 1:0 и 1:1 (цемент: песок), гидратировавшихся в воде при нормальной температуре от 20 мин. до 14 сут., показали в трех случаях явно выраженные эндотермические эффекты и в одном — экзотермический. Эндотсомические эффекты при 180—190° указывают на присутствие гелей гидросиликатов кальция. Эндотермический эффект с минимумом 455—514° у образцов песчанистого цемента по всей вероятности следует отнести к совмещенным эффектам для а-гидрата C2SH • п и Са(ОН)2, а также чистого цементного теста — Са (ОН)2 Эффекты при 757—783° указывают на декарбонизацию СаС03.

Экзотермические эффекты с максимумом 870—885° относятся к низкоосновпым гидросиликатам кальция состава CSH ¦ п с основностью выше единицы. Гидратированные образцы состава 1:1 показывают дополнительный пик при температуре 572—575°, относящийся к полиморфному превращению кварца.

Петрографические исследования выявили, что образцы состава 1 :6, твердевшие в течение 1, 3 к 28 сут., являются очень плотными. В тонкозернистой массе имеется около 65% негидратированных обломков цементного клинкера. Микроскопическим анализом обнаружено сравнительно небольшое количество Са (ОН) 2. Тонкозернистая масса характеризуется слабым двупреломлением со средним показателем светопреломления от 1,550 до 1,565.

Структура образцов состава 1 : 2 твердевших в эти же сроки, — плотная слоистая. Наряду с обломками цементного клинкера просматриваются обломки кварца. Обнаружено содержание Са(ОН)2.

В образцах, изготовленных методом термопрессования, происходит взаимодействие извести, выделившейся при гидратации цемента, с песком заполнителя (к 3 сут. твердения связывается около 13% песка). В результате образуются низкоосновные гидросиликаты кальция.

Результаты наших опытов показывают, что прессование растворных смесей при повышенных давлениях и температуре интенсифицирует процесс твердения цементного камня. Плотная структура затвердевшего камня, получаемая при больших давлениях, обеспечивает надежную прочность его в короткие сроки твердения. Высокая прочность прессованных образцов объясняется по всей вероятности также наличием в продуктах гидратации низкоосновных гидросиликатов кальция состава CSH ¦ п.

Применение динамо-термического метода может оказаться целесообразным для поточного производства малоразмерных изделий из растворов или мелкозернистого бетона. Исследования в этом направлении ведутся в НИИЖБе АСиА СССР.

Уплотнение бетонных смесей производится вибропрессованием с одновременным прогревом их. Процессы уплотнения и прогрева совмещены в одном агрегате.