Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Современные проблемы получения ячеистых бетонов. постановка работы, цели, методы и объекты исследования 11
1.1 Современные проблемы получения ячеистых бетонов 11
1.2 Постановка цели и задач работы 45
1.3 Методы и методики исследования 48
ГЛАВА II. Физико-технические основы исследования свойств строительной пены 57
2.1 Классификационные признаки строительной пены 57
2.2 Выбор параметров ценообразования 62
2.3 Определение рациональной концентрации пенообразующего раствора 71
2.4 Выбор пенообразователей для исследования 77
2.5 Определение свойств исследуемых пенообразователей 79
2.6 Выводы по главе. Прогнозирование технологии получения пенобетона 89
ГЛАВА III. Разработка автоклавной резательной технологии производства пенобетона и исследование свойств полученного материала 92
3.1 Выбор пенообразователя для автоклавной резательной технологии пенобетона 92
3.2 Особенности резательной технологии производства автоклавного пенобетона 98
3.3 Автоклавная обработка 106
3.4 Технология и оборудование 108
3.5 Производство автоклавного пенобетона на рядовом сырье 117
3.5.1. Исследование сырья 117
3.5.2. Проектирование составов пенобетона средней плотности 400...600 кг/м3 для автоклавной резательной технологии 123
3.5.3. Долговечность бетона 157
3.6 Разработка и внедрение технологии получения автоклавного золопенобетона 160
3.6.1. Исследование золы от сжигания осадка сточных вод 160
3.6.2. Выбор технологии производства автоклавного пенобетона с использованием золы от сжигания осадка сточных вод 166
3.6.3 .Обоснование использования золопенобетона в качестве шумозащитных экранов 173
3.6.4 Методика комплексной оценки новых экозащитных технологий, индекс PQ 176
3.6.5. Индекс PQ технологии утилизации золы от сжигания осадка сточных вод 179
3.6.6.Определение величины предотвращенного экологического ущерба 202
3.7. Выводы по главе 204
ГЛАВА IV. Ускорение твердения пенобетоннои смеси при пониженных и отрицательных температурах 208
4.1. Выбор пенообразователей при твердении пенобетона в условиях пониженных и отрицательных температур 208
4.2. Метод «термоса» для монолитного пенобетона 209
4.2.1. Аналитические исследования теории метода «термоса» и возможности его использования для монолитного пенобетона 209
4.2.2. Использование метода «термоса» для монолитного пенобетона, твердеющего при пониженных температурах 218
4.3. Применение противоморозных добавок для монолитного пенобетона при низких и отрицательных температурах 229
4.3.1 Выбор противоморозных добавок для монолитного пенобетона 229
4.3.2. Исследование выбранных противоморозных добавок на совместимость с применяемыми пенообразователями 236
4.3.3.Свойства пенобетона, твердеющего при отрицательных температурах, с добавлением противоморозных добавок 239
4.4. Применение электропрогрева греющими проводами для монолитного пенобетона в условиях пониженных температур 243
4.4.1. Оценка возможности применения греющих проводов, для монолитного пенобетона 243
4.4.2 Особенности электрического расчета нагревательных проводов, при прогреве монолитного пенобетона 250
4.4.3 Особенности твердения монолитного пенобетона при использовании греющих проводов 256
4.4.4. Влияние влажности и плотности на теплопроводность монолитного пенобетона 260
4.4.5. Исследование коррозионной стойкости арматуры в монолитном пенобетоне повышенной плотности 263
4.4.6. Выводы по главе 266
ГЛАВА V. Разработка пенообразующей добавки "КОМПЛЕКС-1" для твердения при нормальных температурах 269
5.1. Разработка и исследование пенообразователя на комплексной основе 269
5.2. Свойства новой пенообразующей добавки «КОМПЛЕКС-1» 278
ГЛАВА VI. Экономическая эффективность 284
6.1. Экономическая эффективность автоклавного пенобетона 284
6.2. Экономическая эффективность монолитного пенобетона 290
6.3. Промышленное внедрение технологии 294
Общие выводы по работе 295
Библиографический список 299
Приложения 335
- Современные проблемы получения ячеистых бетонов
- Классификационные признаки строительной пены
- Особенности резательной технологии производства автоклавного пенобетона
- Аналитические исследования теории метода «термоса» и возможности его использования для монолитного пенобетона
Введение к работе
Цель работы состояла в определении особенностей и разработке технологий получения пенобетонов с учетом природы вводимой пены. Для достижения поставленной цели при проведении исследований решались следующие задачи:
определение основных критериев управления процессами пенообразо-вания строительной пены с учетом ее природы и возможностей прогнозирования технологий получения, а также свойств пеноматериалов;
разработка технологии получения пенобетона при разных температурных режимах твердения, включая пониженные, отрицательные и автоклавные;
исследование свойств полученных при разных режимах твердения пенобетонов и внедрение технологии в промышленность.
На защиту выносятся: - классификация строительной пены с учетом ее природы и особенностей технологий получения пеноматериалов с заданными свойствами; - особенности технологий получения пенобетонов при разных режимах твердения и температурах; - свойства полученных по разным технологиям материалов и внедрение технологий в промышленность производства материалов для строительства в разных регионах России.
Научная новизна
1. Впервые разработаны основные положения прогнозирования свойств и технологий получения пенобетона с учетом природы строительной пены. Впервые произведена классификация строительной пены, показано, что по природе ПАВ, признаку молекулярных масс, длине углеводородной цепи пенообразующего вещества, а также значению рН пенообразования возможно управлять режимами твердения пеноматериалов на вяжущей основе. Результатом такого рассмотрения было выявление технологических особенностей получения и разработка автоклавной резательной технологии, а также твердение в условиях пониженных и отрицательных температур и нормального твердения. Впервые предложена методика определения рациональной концентрации пенообразующего раствора, при которой достигается максимальная устойчивость пены.
2.Показано, что для автоклавной резательной технологии получения пенобетона целесообразно использование пены с пониженной молекулярной массой и соответственно пониженной структурной вязкостью пены. Впервые разработаны технологические основы получения автоклавного пенобетона по резательной технологии; созданы отечественные резательный и делительный комплексы для этой технологии, исследованы особенности достижения резательной прочности композиционной пенобетонной смеси. Разработана технология получения золопенобетона с использованием золы от сжигания осадков сточных вод. С помощью метода адсорбции ин-
дикаторов (метода РЦА) обнаружено, что автоклавный пенобетон обладает адсорбционной способностью по ионам тяжелых металлов, что делает его экозащитным.
Впервые определена возможность укладки монолитных пенобетонов при пониженных и отрицательных температурах в зависимости от природы пены, причем более высокая молекулярная масса и число атомов углерода в цепи в общем обеспечивает устойчивость при нагревании до более высоких температур; что делает возможным использование традиционных методов зимнего бетонирования, включая метод «термоса» с предварительным подогревом пенобетонной смеси и электропрогрев греющими проводами. Впервые исследована возможность применения бесконтактного электропрогрева монолитного пенобетона для ускорения твердения при отрицательных температурах, определены предельные температуры, при которых сохраняется устойчивость пены в зависимости от молекулярной массы и числа атомов углерода в углеводородном радикале. Показано, что метод «термоса» и электропрогрев допускают наиболее высокий подогрев укладываемой пенобетонной смеси при использовании клееканифольных и синтетических пенообразователей, имеющих высокие молекулярные массы и повышенные значения п. Установлена совместимость известных противо-морозных добавок и пенообразователей, причем, объяснение дано с точки зрения природы пенообразователей и противоморозных добавок.
Для нормальных и тепловлажностных условий твердения создана новая пенообразующая добавка на комплексной основе «Комплекс-1», базирующаяся на классификационных признаках и содержащая соли высших жирных кислот, обладающая способностью повышать гидрата-ционную активность цемента, за счет дополнительного связывания ионов кальция в труднорастворимые соли жирных кислот. Показано, что пено-образующие добавки типа «Комплекс-1» позволяют получать пено- и по-
робетоны средней плотности 400...1600 кг/м . Обнаружена взаимосвязь механо- и теплофизических свойств бетона средней плотности 1600 кг/м и параметров приготовления бетонной смеси. Практическая ценность работы
1. С учетом представлений об особенностях природы строительных
пен и составляющих композиционной смеси разработаны технологии полу
чения пенобетонов - резательная автоклавная, ускоренного твердения при
пониженных, отрицательных, а также нормальных температурах и опре
делены основные свойства получаемых пеноматериалов.
Разработана резательная технология получения автоклавного пенобетона на основе протеиновых пенообразователей средней плотностью 400.. .600 кг/м , найдены основные параметры резательной технологии получения автоклавного пенобетона, выявлены зависимости параметров от температуры, времени выдержки массива, соотношения компонентов, исходного количества воды за-творения. Полученный автоклавный пенобетон при средней плотности 400-500-600 кг/м характеризуется физико-техническими свойствами, соответствующими требованиям ГОСТ 25485, а также меньшей теплопроводностью и сорбционной влажностью. По разработанной технологии произведен опытно-промышленный и промышленный выпуск автоклавного пенобетона на линиях различной мощности в разных регионах России: Опытной базе ПГУПС в г. Санкт-Петербурге (2002 г.), Кореневском заводе в Московской области (2003 г.), Заводе по производству автоклавного пенобетона в г. Орле, (2006 г.), предложено использование в качестве части сырьевого компонента (песка) золы от сжигания осадка сточных вод; выпущены опытные партии автоклавного золо-пенобетона на Опытной базе ПГУПС.
Предложена рекомендация ведения работ с монолитным пенобетоном, укладываемым методом «термоса» при наружных температурах до минус 10 С, которая учитывает время остывания, конструкцию утепления и плотность пенобетона. Показано, что использование противоморозных добавок
позволяет вести укладку пенобетона при температуре наружного воздуха до минус 20 С, при этом в начальной стадии набора прочности в присутствии добавок обнаружено ускорение твердения. Уточнена методика расчета параметров электропрогрева греющими проводами для укладки монолитного пенобетона с учетом природы вводимых пен при отрицательных температурах до - 20 С. Предлагаемые технологии ускорения твердения монолитного пенобетона в условиях пониженных температур опробованы в строительстве при: теплоизоляции кровли (СПб., ул. Седова, д. 19, 2002 г.), теплоизоляции основания пола по грунту (СПб., Коломяги, к. 16, 2003 г.), устройстве выравнивающих стяжек по ж/б перекрытиям (СПб., ул. М. Самсоньевская, д. 15, 2002 г.).
Разработана пенообразующая добавка «Комплекс-1», позволяющая получать пенобетон естественного твердения с большим диапазоном средних плотностей, что соответственно предопределяет его использование. Разработана технология использования пенообразователя «Комплекс-1» при монолитном бетонировании; показано, что бетоны на пенообразователе «Комплекс-1» обладают физико-техническими характеристиками, соответствующими требованиям ГОСТов 21520-89, 25484-89. Опытно-промышленная партия пенобетона на пенообразователе «Комплекс-1» опробована, при строительстве коттеджного комплекса в 2001 году (СПб., ул. Эстонская, д. 1).
Новизна разработок подтверждена 14 патентами и 11 ТУ России, материалы диссертации используются при создании пенобетонных производств в различных регионах России, а также в учебном практикуме по строительным специальностям.
Современные проблемы получения ячеистых бетонов
В настоящее время промышленное производство стремительно развивается, разрабатываются все более совершенные технологии. Время многое изменило в сознании людей, изменило и основные требования к материалам. Кроме прочности строительных материалов сегодня наиболее востребованы другие параметры, такие как красота, высокие теплозащитные и звукозащитные свойства. В связи с этим в последние годы появилось большое количество работ по теории и практике получения ячеистых бетонов и особенно - пенобетонов /1, 2, 3, 111-116/.
Принципиальная возможность образования воздушных пор, для приготовления ячеистого бетона, заключается в поризации смеси тремя известными способами: - вспенивание растворной смеси, в которую введен пенообразователь; - смешивание жидких бетонных смесей с заранее приготовленной пеной - вспучивание растворной части в результате выделяющегося газа при взаимодействии газообразователя с компонентами смеси. В настоящее время работы многих исследователей направлены на изучение зависимости свойств ячеистого бетона от его структуры. В соответствии с работами Г.П. Сахарова и П.В. Корниенко /4/ предполагается, что для формирования оптимальной структуры ячеистого бетона необходимо, чтобы исходные смеси содержали минимальное количество воды, газовые поры должны иметь наиболее плотную упаковку при максимальном отношении их объема к объему пор от испарения свободной воды; объем смеси должен быть достаточным для заполнения межпо-рового пространства. п Структурообразование - один из основных и определяющих процессов в технологии формирования ячеистых материалов. Длительность процессов формирования пористой структуры и условия их завершения зависят не только от заданной плотности ячеистого материала, но прежде всего от собственных свойств применения вяжущих, заполнителей и пе-ноконцентратов 151. Известно, что в производстве ячеистых бетонов можно применять различные цементы, известь, магнезиальное вяжущее. Основным вяжущим для производства пенобетона, как отмечает П.И. Баженов, М.С. Сатин и А.Т. Баранов в работах /6,7,8/, является портландцемент.
Согласно требований Инструкции по изготовлению ячеистых бетонов /9,117/, начало схватывания цемента должно наступать не позднее 2 ч, а конец схватывания - не позднее 4 ч (6 ч) после затворения. Медленное схватывание ячеистой смеси может привести к ее усадке и расслоению и в дальнейшем к появлению трещин при автоклавной обработке/118,119/. Ограничение сроков схватывания вяжущего объясняется и нежелательными последствиями удлинения производственного цикла (при большом объеме производства). При небольшом объеме производства изделий, твердеющих в нормальных условиях, продолжительность сроков схватывания свыше требуемых норм не столь важна, однако может влиять на физико-технические показатели получаемого пенобетона /10/. Устойчивость ячеистой массы зависит от скорости схватывания пенобетонной смеси. За время, пока произойдут процессы структурообразования пенобетонной смеси (2-3 ч в среднем), пенобетонные образцы или изделия не должны оседать. Часто на заводах для приготовления пенобетона используется цемент, сроки схватывания которого превышают требуемые два часа. Для ускорения схватывания можно вводить сернокислый глинозем, пергидроль, хло ристый натрий, хлористый кальций и другие вещества. Жидкое стекло в известково-песчаных массах может замедлить схватывание /11, 12, 13, 120, 121/. Кроме вяжущих следующими важными компонентами для производства пенобетона являются пенообразователи, которые получают с использованием поверхностно-активных веществ. В настоящее время с традиционно используемыми в производстве пенобетона клееканифольным, алюмосульфанафтеновым и др. ПО, появились новые отечественного: (Пеностром, МОРПЕН) и зарубежного: (НЕОПОР, SB-31, Zeliquid) производства. При использовании пенообразователей в производстве пенобе-тонов многие исследователи отмечают, что природа пенообразователя влияет на свойства пены, структуру материала, гидратацию цемента и в итоге на эксплуатационные характеристики продукции. Технологические свойства и экономические показатели, используемых в производстве пенобетона ПО, зависят от химической природы и качества исходного сырья./5, 9, 153-161/. Многочисленное новое поколение пенообразователей, разработанных за последние годы, является результатом непрекращающихся исследований и совершенствования их технологии. В связи с этим из литературных источников известны многочисленные названия пенобетона; связанные с его названием: ипоритобетон, бетапорит, целлебет, итонгоромен, неопор и другие /14-27/. Изготовление пенобетонных изделий включает следующие операции: получение пены, приготовление цементно-песчаного раствора, приготовление пенобетонной смеси, путем перемешивания готовых пены и раствора, формование изделий, их твердение, распалубку и складирование. В настоящее время известно три способа приготовления пены: - механическое взбивание в лопастном пеносбивателе; - барбатация воздуха через раствор пенообразователя в специальном аппарате; - смешение потоков воздуха и раствора пенообразователя под высоким давлением в пеногенераторе. /133-136/. Наибольшее распространение в производстве пенобетона получил способ смешивания потоков воздуха и раствора под высоким давлением в пеногенераторе. /41,42,217/. Конструкция пеногенератора позволяет получать пену разной плотности. Плотность пены является важным показателем при подборе состава пенобетона, так как изменяя ее можно влиять на водоцементное отношение и подвижность пенобетонной смеси. Махамбе-товой У.К./10/ предложено подбирать плотность пены в зависимости от средней плотности пенобетона. Хорошая пена должна быть монодисперсной и мелкопористой, что обуславливает ее устойчивость, высокий коэффициент использования, и в конечном счете высокие эксплуатационные свойства пенобетона.
Классификационные признаки строительной пены
Определение прочности бетона на сжатие производилось в соответствии с ГОСТ 10180-90 /85/. Изготавливались образцы-кубы, размером 100 х 100 х 100 мм. Испытания кубов производилось на прессе П-125 со шкалой 0...625 kN. погрешность измерений ± 0,625 kN.
Измерение теплопроводности образцов проводилось с помощью электронного измерителя теплопроводности ИТМ-МГ4 методом определения плотности стационарного теплового потока по ГОСТ 7076-87 /86/.
Образцы для измерения теплопроводности готовили путем заливки пенобетонной смеси в формы, размером 10 х 10 х 10 см, до половины высоты. Необходимая толщина образца достигалась истиранием верхней плоскости до 15-30 мм. Толщина образца измерялась штангенциркулем с точностью 0,1 мм в четырех углах на расстоянии 20 мм от вершины и по середине каждой стороны. За толщину образца принималось среднее арифметическое результатов измерений. Образцы высушивали до постоянной массы при температуре (105 ± 5) С. Образцы считались высушенными, если потеря массы после повторного высушивания в течение 1 часа не превышала 0,1 %. Измерения теплопроводности производились в помещении при температуре (2 5 ± 5) С.
Исследование пористой структуры производилось с использованием системы, состоящей из оптического металлографического микроскопа типа CCD PiN-7412 с разрешением 480 х 320 точек (время сканирования 2 сек), платы видеозахвата и оцифровки видеосигнала. В качестве программного обеспечения использовался продукт фирмы «ИСТА» (ВНИИФ).
Анализ изображения основан на раздельном описании фаз по размерам и формам. При этом подходе используется модельное представление о форме (а, следовательно, и размерах) элементов структуры.
Исследование пористой структуры проводилось на аншлифах (плоские полированные образцы) в отраженных световых лучах. Аншлиф изучаемого образца пенобетона получили из предварительно пропитанного парафином куска, выпиливанием с помощью алмазного круга призмы размером 2 х 2 х 1,5 см. Аншлиф монтировался в металлической обойме при помощи расплавленной серы (tnjI 104-114 С, в зависимости от модификации). Крепление образцов производилось таким образом, чтобы дальнейшему воздействию образива подвергалась только поверхность исследуемого материала. Шлифование и полирование проводилось вручную на плоском стекле. В качестве абразивного материала для шлифования использовались алмазные пасты АСМ 40/28; 28/20; 20/14; 10/7. Дополнительное полирование проводилось пастой 1/10, нанесенной на ватман. Каждая операция шлифования на очередном номере пасты проводилась до исчезновения следов предыдущей операции. Перед сменой пасты аншлиф тщательно очищался для полного удаления абразивной пасты. Качество полирования контролировали просмотром аншлифов под микроскопом при увеличении ХІ0...20. Полученный аншлиф многократно обрабатывали бензином для полного растворения парафина, заполнявшего поры.
Конечным критерием оценки пеноматериала являются его эксплуатационные свойства, которые, как показывает практика, зависят от природы вводимой пены.
Жидкая пена представляет собой дисперсную систему типа Г/Ж, в которой пузырьки газа (дисперсная фаза) разделены прослойками жидкости (дисперсионная среда). Геометрическая структура пены может меняться в зависимости от соотношения: Г/Ж от сферической до полиэдрической. Используемая в производстве пенобетонов строительная пена, как правило, имеет полиэдрическую структуру и кратность в пределах 8-30. Пленки жидкости, находящиеся между пузырьками, образуют так называемые треугольники Плато. В каждом ребре многогранника сходятся три жидкие пленки, образуя грани, каждая пара которых образует двухгранный угол в 120. В местах стыков пленок образуются утолщения, которые называют каналами. Каналы в поперечном сечении являются треугольниками. Четыре канала сходятся в одной точке, создавая узлы. На рисунке 2.1.1 представлена схема строения полиэдрической пены.
Пена не может быть получена из обычной жидкости. На практике для образования пены используются пенообразователи, которые по своей природе относятся к поверхностно-активным веществам. Классификация ПАВ основана на их поверхностной активности и заряде, определяющем химическое сродство ионов ПАВ и общую растворимость. По способности к диссоциации в растворе поверхностно-активные вещества делятся на ио-ногенные и неионогенные. Ионогенные ПАВ делятся на: анионактивные, катионактивные и амфотерные. В настоящее время в качестве пенообразователей для получения пен в производстве пенобетонов используются в основном анионактивные и амфотерные поверхностно-активные вещества. Анализ работ, учитывающих достижения отечественных и зарубежных научных школ позволяет сделать вывод о том, что основную особенность пенобетонов, как ячеистых материалов, составляет именно пена, в связи с этим должна существовать взаимосвязь между природой строительной пены и технологией получения материала на основе этой пены. При такой постановке первым возникает вопрос о разделении пены на классификационные группы. В качестве основных автором рассматривались следующие классификационные признаки пены: молекулярная масса, длина углеводородного радикала, концентрация и поверхностное натяжение раствора пенообразователя, концентрация ионов водорода в единицах рН, относительная пенообразующая способность. Все известные пенообразующие добавки, представленные ионными растворами ПАВ, условно разделены на пять групп: алкилсульфаты, сульфонаты, производные карбоновых кислот, производные смоляных кислот и гидролизаты белков (табл.2.1.1).
Особенности резательной технологии производства автоклавного пенобетона
При разработке технологии необходимо было изучить ранее не исследуемые особенности этой технологии, которые отличают ее от других технологий производства ячеистых бетонов, существующих в современной промышленности и представленных: резательной технологией автоклавного газобетона, технологией пенобетона, твердеющего в нормальных условиях и технологией автоклавного пенобетона с формованием изделий в индивидуальных формах без использования резательного оборудования. Эти особенности включают: 1. Способ поризации, состоящий в ведении в раствор механически устойчивой пены, с определенными технологическими свойствами. 2. Способ формования смеси, учитывающий изотропные свойства формуемых массивов. 3. Установление технологических параметров отформованного массива, учитывающее равномерность и время созревания массивов, температуру выдержки и пластическую прочность. 4. Исследование технологических особенностей передела резки массивов на блоки, обеспечивающее высокую точность геометрических размеров изделий, соответствующих современным требованиям. 5. Изучение состава сырья с учетом особенностей сырьевой базы различных регионов России. В результате исследования, было установлено: 1. Принципиальной особенностью примененной технологии является приготовление в смесителе смеси из цемента, молотого песка, извести и воды с последующим введением в состав механически устойчивой пены, получаемой в пеногенераторе. Изменяя состав смеси и количество вводи-мой пены, получали изделия плотностью 400-600 кг/м . Было показано, что для автоклавной резательной технологии предпочтительно использовать пену с пониженной молекулярной массой, принадлежащую к V классификационной группе. Были названы технологические параметры пены, используемые для поризации смеси: плотность и коэффициент использования пены в растворе. Наиболее положительные результаты были достигнуты на немецком пенообразователе, имеющем протеиновую основу («Ad-diment SB-31 L»), характеризующемся стабильным значениями плотности пены, соответствующими наименьшему суммарному водовяжущему отношению и наибольшим значениям прочности получаемого материала.
Приготовление рабочего раствора пенообразователя осуществлялось путём смешивания пеноконцентрата с водой. Температура воды находилась в пределах 15-20 С. Концентрация раствора составляла 3%.
Для приготовления пенобетонной смеси использовали только свежий раствор пенообразователя, срок использования - не более 4 часов. Контролируемые характеристики приготавливаемой пенобетонной смеси и их значения на основе пенообразователя «Addiment SB-31 L», приведены в табл. 3.2.1.
Процесс формирования поровой структуры ячеистого бетона при существующих методах его изготовления трудно поддается управлению и регулированию. Это связано с необходимостью контролирования большого количества технологических параметров, изменяющихся в процессе изготовления. Поэтому действительные условия структурообразования ячеистого бетона часто отклоняются от оптимальных, что приводит к колебаниям свойств получаемого материала, снижающим его эксплуатационные свойства.
Резательная технология ячеистого бетона широко применяется на отечественных предприятиях и за рубежом, где используют различные методы формования. Практика показывает, что в большинстве случаев при производстве газобетона заливка массива осуществляется в горизонтальные формы, высота которых редко превышает 0,6-0,75 м. Одной из причин является резкое увеличение сопротивления вспучиванию в результате увеличения высоты формуемого массива и дополнительного трения о стенки форм, вследствие чего существенно меняются условия формирования пористой структуры, сопровождающиеся расслоением массы и неоднородностью структуры массива, в котором плотность верхних и нижних слоев может отличаться в 1,5-2,0 раза. Особенности изотропной структуры пенобетона позволяют осуществлять вертикальную заливку в формы с высотой 1,5 м и более, при ширине массива равной 0,6 м и длине - от 3 до 6 м. При этом разница нижних и верхних слоев по плотности не превышает 10-15%. При таком способе формования не требуется переноса массива на специальный поддон для разрезки или кантования массива с основания на боковую поверхность, как делается на зарубежном оборудовании. Осуществление вертикального формования позволяет снизить требования к пластической прочности массива при резке и калибровке. В табл. 3.2.2. приводятся применяемые для данной технологии размеры отформованных и калиброванных массивов.
Установлены технологические параметры отформованного массива, учитывающие время созревания, температуру выдержки и пластическую прочность. Важными технологическими задачами являются формирование и стабилизация ячеистой структуры пенобетона, обеспечивающие его равномерное созревание при достижении им пластической прочности перед резкой. Установлено, что при высокой пластической прочности обеспечивается хорошая гладкая поверхность изделий, однако при этом часто рвутся струны. При низкой пластической прочности достигается хорошее про-резание, но при этом не избежать слипания изделий и разрушения массива. К основным факторам, влияющим на пластическую прочность пенобетон-ных массивов можно отнести: общее водоцементное отношение, количество вводимой пены, состав пенобетонной смеси, температуру смеси и температуру выдержки массива.
Аналитические исследования теории метода «термоса» и возможности его использования для монолитного пенобетона
В существующих руководствах по зимнему бетонированию нет указаний, что разработанные рекомендации приемлемы и для монолитных пенобетонов. В тоже время там нет и запрета на использование этих рекомендаций для пенобетонов. Скорее всего, разработчики руководств по зимнему бетонированию не исследовали в своих работах монолитный пенобетон неавтоклавного твердения, который при больших плотностях (более 800 кг/м ) можно рассматривать как поризованный пескобетон. Достижение поставленных в работе целей лежит на пути анализа существующих рекомендаций зимнего бетонирования и разработке новых, определяемых спецификой пенобетонной смеси. Иногда достаточно на основе аналитики предположить приемлемо или неприемлемо, а в результате формируется общее понимание проблемы.
Согласно /340/ п. 5.9 при зимнем бетонировании водоцементное отношение следует снижать до минимально возможного, и оно не должно превышать величин, приведённых в табл.4.2.2. Для ускорения твердения бетона в начальные сроки при термосном его выдерживании расход воды в бетонной смеси должен быть минимальным. Для обеспечения требуемой удобоукладываемости смеси в неё при приготовлении следует вводить пластифицирующие добавки (/340/п.5.10). При введении пластификаторов и воздухововлекающих ПАВ расход воды и соответственно цемента в бетонной смеси уменьшается примерно на 10%, а при использовании суперпластификаторов - до 20%.
Таким образом, пункт 5.9 является приемлемым для пенобетонов т.к. их В/Ц отношение находится в требуемых рамках (табл. 4.2.2), а пункт 5.10. является в какой то степени позитивным, т.к. в пенобетонах для приготовления пен применяются поверхностно активные вещества ПАВ. Подобным образом в работе проведено аналитическое исследование существующих руководств по зимнему бетонированию на предмет их преемственности для монолитного пенобетона. Метод термоса в классическом виде рекомендуется применять при производстве бетонных работ в зимних условиях при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5 С и минимальной ниже 0 С, с разработкой технологических карт или проектов производства работ. При решении вопроса о сроках снятия опалубки и тепловой защиты, бетонируемых конструкций необходимо руководствоваться следующим: - нельзя допускать распалубку или снятие тепловой изоляции с конструкции, если температура бетона в её центре продолжает повышаться; - снятие опалубки или тепловой защиты конструкций не разрешается ранее достижения в контрольной точке требуемой прочности; - опалубка или тепловая изоляция конструкции может быть удалена не ранее момента, когда разность температур между бетоном в контрольной точке и наружным воздухом достигает допустимых пределов: - при Мп= от 2 до 5, АГ=20 С; при Мп= от 5 и выше, АТ=30 С; Примерзание опалубки к бетону не допускается. Снятие её или отрыв от бетона следует производить в соответствии с требованиями СНиП не позднее достижения температуры в контрольной точке конструкции 5 С Дальнейшее выдерживание бетона в опалубке экономически нецелесообразно, так как при более низких температурах рост прочности бетона резко замедляется. Приведенная выдержка из руководства /335/, полностью приемлема и для пенобетона, это наглядно подтверждает возможность использования существующих рекомендаций по зимнему бетонированию для монолитного пенобетона. При расчете термосного выдерживания бетона необходимо решить одну из двух задач: 1. Определить продолжительность остывания бетона и величину набранной им за это время прочности при заданном термическом сопротивлении термоограждающих конструкций. 2 Определить величину термического сопротивления термоограждающей конструкции, требуемой для достижения бетоном заданной прочности в установленные сроки. К настоящему времени ЦНИИОМТП Госстроя СССР в «Руководстве по производству работ в зимних условиях, районах Дальнего востока, Сибири и Крайнего севера» 1982 года/340/, разработаны таблицы расчета термосного выдерживания бетона (таблица 4.2.3). При составлении которых приняты оптимальные значения термического сопротивления опалубки и начальной температуры бетонной смеси. Пользуясь этими таблицами, можно зная конечную прочность, марку бетона, марку используемого цемента и его расход, определить требуемое термическое сопротивление ограждающих конструкций, с учетом начальной температуры бетона, температуры окружающей среды и времени выдерживания. А, зная требуемое термическое сопротивление можно рассчитать толщину самой конструкции, в зависимости от теплопроводности применяемых материалов. Соблюдение приведенных в таблицах параметров позволяет к моменту достижения заданной прочности бетона получить разность температур бетона и наружного воздуха, допускающую распалубку конструкции.
