Повышение качества панелей из ячеистого бетона —
В производстве изделий из ячеистого бетона самой длительной технологической операцией пока остается автоклавная обработка; к тому же она во многом определяет получение доброкачественной продукции. Естественно, что поискам оптимальных режимов запаривания изделий в последние годы уделялось большое внимание (исследования П. И. Боженова, А. В. Волженского, К. Э. Горяйнова, С. А. Миронова, их сотрудников и др.).
В результате совместной работы сотрудников Горьковского инженерно-строительного института и завода ЖБК № 1 был разработан ускоренный режим автоклавной обработки стеновых панелей из пенобетона . Отказ от принудительного удаления воздуха нз автоклава в сочетании с интенсивным подъемом избыточного давления в течение первого часа до 7, а второго часа до 8 ати обеспечивает твердение изделий на первой стадии запаривания в условиях полезного всестороннего обжатия их паровоздушной смесью. Избыточное (по отношению к внутриавтоклавному) давление в ячеистобетонных изделиях появляется при этом позднее, при большей прочности бетона, а величина этого давления при естественном плавном переходе к стадии изотермической выдержки оказывается уже небольшой. Запаривание изделий при 8 атм производится в течение 5 ч. после чего давление плавно снижается до нуля за -1 ч. Еще 2 ч изделия выдерживаются при открытых крышках.
Трехлетняя работа по новому режиму запаривания показала его несомненные достоинства. Однако полностью исключить появление трещин оказалось невозможным. поскольку причины их возникновения обусловливаются самой технологией производства ячеистобетонных изделий.
Обычно при анализе причин трешннообразования напряженное состояние в изделиях принято оценивать с момента загрузки в автоклав. Между тем возникает оно значительно раньше, почти с момента формования. Дело в том, что со время предварительной выдержки в изделиях не только растет прочность, но и происходит испарение влаги с открытых поверхностей изделий, вследствие чего в них возникает градиент влагосодержания. Если в самом начале твердения бетона имеет значительную способность к пластическим деформациям, благодаря чему напряженное состояние в изделиях практически отсутствует, то в дальнейшем оно возникает и растет 1 вместе с ростом прочности и модуля упругости.
На рисунке приведены результаты нескольких опытов по определению влажности в поверхностном слое толщиной 5—6 мм и в центре панели из пенобетона. Можно видеть, что к началу автоклавной обработки влажность поверхностного слоя оказывается на 6—9% ниже влажности центральной зоны панели.
Известно, что с понижением влажности процесс твердения ячеистого бетона ускоряется; поэтому кроме градиента по влажности в изделиях появляется и градиент по прочности. Таким образом, разная скорость изменения влажности, а также прочности н модуля упругости бетона в поверхностном слое и в центре изделия приводит к тому, что в определенный момент деформации усадки в поверхностном слое могут превзойти предельную растяжимость бетона. В таких случаях на панели появляются трещины, ширина раскрытия которых достигает подчас 0,2 мм. Помимо этого, трещины на изделиях возникают в результате механических воздействий при транспортировании, штабелировании на вагонетки и загрузке в автоклав.
Визуальные наблюдения через смотровые окна в промышленном автоклаве позволили установить, что все доавтоклавные трещины в процессе запаривания не закрываются, а наоборот, как правило, увеличиваются. Раскрытие этих трещин наблюдается во второй половине подъема давления в автоклаве и в начале изотермической выдержки, чему Способствуют явления неравномерной контракции и подсушки поверхностного слоя ненасыщенной паровоздушной смесью , а также тепловое расширение центральных зон изделий.
Систематические наблюдения за развитием трещин на панелях показали, что чем выше начальная (предзапарочная) влажность бетона и ниже его начальная прочность, а также чем интенсивнее поднимается давление в автоклаве, тем большими бывают ширина раскрытия трещин и глубина их распространения. Иногда они прорезают все изделие от открытой поверхности до поддона.
Следует заметить, что при современной тенденции к повышению уровня избыточного давления в автоклаве и мак- енма.лшюму сокращению продолжительности первой стадии запаривания степень перегрева пара будет увеличиваться н. следовательно, возрастает опасность появления усадочных трещин на открытых поверхностях изделий. Кроме того, при интенсивном напуске пара тепловое расширение форм будет в большей степени опережать расширение бетона, что также может приводить к появлению трещин, но уже со стороны поддона.
Все это привело нас к выводу о том, что кардинальное решение проблемы борьбы с трещинами можно найти лишь в переходе от горизонтальных форм к вертикальным. На заводе ЖБК № 1 треста Железобетон в Горьком была принята кассетная технология формования изделий с двухстадийной тепловой обработкой .
По этой технологии панели из ячеистого бетона с объемным весом 700 кг/м3. размерами 6X1,2X0,2 и 6X1,8×0,2 м формуются вертикально в кассетах.
Возможность вертикального формования панелей высотой 1,2 и 1,8 м зависела от однородности бетона по высоте панели. Все попытки формовать изделия из пенобетоннон смеси окончились неудачей; применение же газобетона позволило успешно решить эту задачу. При этом выяснилось, что рост объемной массы газобетона внизу панели происходит из-за оседания крупных частиц песка. С повышением тонкости его помола однородность газобетона повышается. Опытным путем было установлено, что песок следует размалывать до получения удельной поверхности порядка 3000— 3200 см2/г (остаток на сите 918 отв/см2 около 1%).
Известно, что с увеличением тонкости помола песка повышается не только однородность, но и прочность газобетона. Однако при изготовлении изделий в горизонтальных формах этот фактор не может быть использован, поскольку повышение тонкости помола увеличивает усадку газобетона и усиливает трещннообразование. При кассетном же способе производства, при котором усадочные трещины в доавтоклавнын период твердения не образуются, это преимущество применения песка высокой дисперсности становится реализованным.
Важным преимуществом кассетной технологии является вспучивание газобетонной смеси, а затем и начальное твердение газобетона в условиях всестороннего обжатия, в результате чего повышаются дисперсность и однородность газобетона и прочность материала в межпоровых перегородках.
Исследования кассетной технологии проводились в производственных условиях. Для этих целей была сделана специальная форма-кассета, в которой можно изготовлять изделие размером 2,2X1,2X0,2 м. Как и в производственных кассетах, пар подается в паровые отсеки снизу в торцах, ковденсат отводится с противоположной стороны.
Для определения физтко-механических свойств газобетона из панелей выпиливались кубы с ребром 10 см и призмы 10x10x30 см. которые испытывались после пропаривания в кассете (влажные) и после автоклавной обработки (влажные п сухие). Образцы выпиливались по всей высоте панели, в 11 ярусах, в количестве 6 шт. в каждом ярусе.
Исследования показали, что отклонения по объемной массе в различных сечениях по высоте панели не превышают 4,5% среднего значения. Коэффициент однородности по объемной массе получен 0,8 и по прочности 0,683.
В то же время кассетная технология формования с двухстадийной тепловой обработкой позволяет получать газобетон с прочностью при сжатии до 70 к Г/см2 при объемной массе около 700 кг/м3. Следовательно, открывается возможность снижения объемной массы газобетона до 550—600 кг/м3 при прочности порядка 50 кГ/см2.