Ячеистый силикатный бетон —
Силами института РОСНИИМС разработана и на его опытном заводе освоена технология крупноразмерных конструкций и деталей для сборного жилищного строительства из ячеистого бетона на основе извести—газосиликата.
Проведенные в институте исследования и экспериментальные работы показал, что по своим физико-механическим свойствам изделия из газосиликата не уступают газобетонным. При этом достигается значительная экономия портландцемента и одновременно сокращается длительность производственного цикла, так как срок выдерживания газосиликатных изделий перед автоклавной обработки — на много короче, чем изделий из газобетона.
Основными сырьевыми материалами для получения газоенликата являются воздушная известь, кварцевый песок или зола ТЭЦ; газообразователем служит алюминиевая пудра.
В тех случаях, когда применяется неравномерно обожженная известь с нестабильными качественными показателями (содержание активной окиси кальция, скорость гидратации, максимальная температура гидратации), в состав сырьевой смеси вводится в небольшом количестве портландцемент.
Кроме того, в состав газосиликатной массы по мере надобности добавляются вещества, играющие роль замедлителей процесса гидратации извести и стабилизаторов массы. В качестве замедлителей чаще всего применяют двуводный гипс и растворимое стекло. Стабилизаторами служат различные поверхностно-активные вещества, в частности гидролизованная кровь, клееканифольный, смолосапониновый и алюмосульфонафтеновый пенообразователи.
При разработке технологии газосиликата были определены основные требования к сырьевым материалам.
Песок должен содержать не менее 90% S1O2 (возможность применения песка с меньшим содержанием Si02 устанавливается опытным путем). Содержание глины, ила или мелких пылевидных фракций, определяемых отмучиванием, допускается в количестве не более 5% по весу. Приращение в объеме песка при его испытании на набухание не должно превышать 5%. Содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 допускается в пределах до 1%. Нельзя, чтобы в песке содержалось более 0,5% слюды по весу. Органические примеси допустимы в количестве, при котором цвет жидкости над песком, обработанным по методу окрашивания, будет не темнее эталона.
Известь — кальциевая негашеная — должна удовлетворять требованиям ГОСТ 9179-59 на строительную воздушную известь не ниже третьего сорта, т. е. содержать не менее 60%. CaO+MgO. Желательно, чтобы она обладала скоростью гашения в пределах от 10 до 30 мин.
Требования к цементу, применяемому в случае необходимости замены части извести, определяются ГОСТ 970-41 на портландцемент, а требования к гипсу — ГОСТ 4013-48 для природного двуводного гипса первого сорта.
На практике применяются два основных способа подготовки сырьевых материалов: сухой и мокрый.
При подготовке сырья по сухому способу песок предварительно высушивают до остаточной влажности не более 2%, а затем размалывают отдельно или совместно с известью в шаровой или вибрационной мельнице. Возможен также СУХОЙ размол песка естественной влажности совместно с известью (этот вариант следует применять в том случае, когда влажность песка невелика и используется высокоактивная известь).
При работе по мокрому способу песок и воду дозируют с таким расчетом, чтобы ПОЛУЧИТЬ шлам объемным весом 1,6—1,65 кг/л.
В обоих случаях песок измельчают до удельной поверхности 2—3 тын. см2/г.
Известь для производства газосиликата размалывают либо отдельно, либо совместно с песком до удельной поверхности 5—7 тыс. см2/г. Размол гипса можно производить любым способом дотонины, соответствующей 4—6 тыс. см2/г. предварительно смешивают с каким-либо пенообразователем (например, с гидролизованной кровью), чем достигается равномерное распределение алюминиевой пудры в массе.
Сырьевую смесь готовят из расчета содержания в ней 17—18% активной окиси кальция.
Количество воды затворення подбирают опытным путем с таким расчетом, чтобы при температуре раствора 35—40° расплыв на стандартном вискозиметре Суттарда был в пределах от 18 до 20 см.
Расход сырьевых материалов на 1 м3 газосиликата объемным весом 700 ка/м3 составляет в среднем:
Раствор готовят в вертикальной передвижной растворомешалке. Его перемешивают в течение около 3 мин., затем подают алюминиевую пудру в виде водной суспензии, после чего перемешивание продолжается еще 1—2 мин.
Формование панелей производится в металлических формах, обладающих достаточной жесткостью, что необходимо для предотвращения образования трещин в изделиях в процессе вызревания газосиликата и транспортирования изделий в автоклавы. Перед заливкой формы тщательно очищают, смазывают, закладывают монтажные и подъемные элементы, а также арматуру, предварительно покрытые антикоррозионной обмазкой.
Формы заливают газосиликатной массой на 2/3 их высоты. Во время заливки и выдерживания температура окружающего воздуха в помещении должна быть не ниже 20°.
Вспучивание массы в результате взаимодействия алюминия со щелочной средой происходит в течение 20—50 мин. Для получения газосиликата хорошей структуры, обеспечивающей изготовление изделий с высокими физико-механическими показателями, важно отрегулировать сроки массы с таким расчетом, чтобы окончание процесса вспучивания совпадало во времени с начат «м схватывания газосиликатной массы. Если она начнет схватываться раньше, чем закончится процесс га- зовыделения, то структура газосиликат будет слоистой, так как выделение газа частично в схватившейся массе, которая не обладает подвижностью, необходимой для нормального вспучивания. С другой стороны, при слишком замедленных сроках схватывания, когда процесс газовыделения заканчивается раньше, чем наступает схватывание, вспученная масса может дать осадку, что приводит к нарушению структуры газосиликата и повышению его объемного веса.
Важную роль в процессе вспучивания газосиликата играет температура, при которой осуществляется этот процесс. Достаточно интенсивно газсвыделение протекает при температуре около 40°. Поэтому весьма важно, чтобы раствор в момент заливки был нагрет до этой температуры. Следует, однако, отметить, что подъем температуры выше 50° в этот период нежелателен, так как газосиликатная масса начинает схватываться. Следовательно, нужно, чтобы в период выделения газа температура массы находилась в интервале 40— 50°.
После заливки форм изделия выдерживают перед автоклавной обработкой около 3 час. Выдерживание можно закончить, если на руке, прикоснувшейся к поверхности изделия, не остается следов прилипшей массы. В конце периода выдерживания и гидратационного твердения производят срезку «горбушки», т. е. прироста вспученной массы, и, если требуется, разрезку изделий на элементы меньших размеров. После этого залитые массой формы направляют в автоклав для тепловой обработки.
Автоклавную обработку изделий из газосиликата осушествляют при давлении насыщенного водяного пара в 8 атм по следующему режиму: подъем давления 6 час., выдержка при максимальном давлении 6—8 час., выпуск пара б—8 час.
Регулирование режима автоклавной обработки ведется автоматически с помощью программных регуляторов системы ПРЗ — РОСНИИМС.
После автоклавной обработки изделия выдерживают в автоклаве около 2 час., а затем — в закрытом помещении, до полного остывания.
Разработанная РОСНИИМСом технология дает возможность изготовлять изделия из газосиликата объемным весом от 300 до 1 200 кг/м3.
Прочность кубов из газосиликата, высушенных до постоянного веса, выше прочности образцов с естественной влажностью в среднем на 17%. От носительная прочность крупных блоков при горизонтальном способе формования составляет 0,53 кубиковой прочности.
Водопоглощение газосиликата объемного веса около 700 кг/м3 достигает 52% (по весу).
При этом коэффициент размягчения составляет в среднем
Средние величины предела прочности при осе вом растяжении (Яр ), растяжении при изгибе и предела прочности на срез (Я/Р ) равняются:
Эти исследования производились под руководством кандидатов технических наук В А. Камейко и Н. И Левина.
Проведенные в РОСНИИМСе исследования показали, что газосиликат объемным весом 600 кг/м3 и ввпле выдерживает 15-кратное попеременное замораживание при температуре —15° и оттаивание.
Из приведенных данных видно, что по своим свойствам газосиликат полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ячеистым бетонам, и может успешно применяться в жилищном и культурно-бытовом строительстве.
Область применения газосиликата в строительстве весьма широка. Теплоизоляционный газосиликат объемным весом от 300 до 500 кг/м3 может служить хорошим утеплителем для железобетонных, асбестоцементных, виброкирпичных и других слоистых стеновых панелей, а также для утепления чердачных перекрытий, камер холодильных установок и пр.
Из конструктивного газосиликата объемным весом от 900 до 1 200 кг/м3 можно изготовлять любые несущие изгибаемые элементы при условии защиты арматуры от коррозии специальными обмазками.
Газосиликат объемным весом от 600 до 800 кг/м3 представляет собой весьма эффективный материал для изготовления самонесущих панелей наружных стен (рис. 1).
Сейчас под Москвой в Красково строится пятиэтажный 80-квартирный жилой дом с наружными стенами из самонесущих газосиликатных панелей. (рис. 2). Все конструкции и детали для дома изготовляются на Опытном заводе РОСНИИМСа.
Применение газосиликата в жилищном строительстве дает большой экономический эффект. В качестве примера можно указать, что для второго климатического пояса СССР кирпичная стена толщиной 64 см вполне заменяется, стеной из газосиликата толщиной 25 см. При этом вес наружной стены снижается более чем в 5 раз, что, помимо резкого сокращения расхода материалов, дает значительную экономию труда и снижает транспортные расходы.
Использование извести для производства ячеистых бетонов позволяет экономить до 300 кг портландцемента на 1 м3 бетона при расходе извести в количестве около 200 кг на 1 м3.
Стоимость изделий из конструктивного газосиликата объемным весом 600—700 кг/мг по данным Росстромпроекта определяется в 100 руб. Применение теплоизоляционного газосиликата объемным весом от 300 до 500 кг/м3 в качестве утеплителя при изготовлении виброкирпнчных и других слоистых стеновых панелей также дает значительный экономический эффект, так как стоимость его намного ниже стоимости ряда других утеплителей (пеностекла, пенокералита).
Из приведенных данных видно, что газосиликат является эффективным конструктивным и теплоизоляционным материалом. Он должен найти широкое применение в строительстве.