Автоклавная обработка бетона это

Обновлено: 29.04.2024

Обработка бетонных изделий в автоклаве имеет ряд преимуществ по сравнению с пропариванием. Наиболее важные:

1 – в течение 12 часов можно получить прочность, превосходящую 28 суточную прочность;

2 – при автоклавном твердении эффективно используются малоактивные вяжущие, которые при обычных условиях не твердеют или твердеют очень медленно.

Наиболее часто автоклавной обработке подвергаются бетоны на известково-кремнеземистых, известково-шлаковых и известково-зольных вяжущих.

Контактный обогрев.

Контактный обогрев

При тепловой обработке с контактной передачей теплоты, изделия нагреваются через ограждающие поверхности закрытой со всех, или почти со всех, сторон формы.

Контактный обогрев осуществляется при помощи примыкающих к закрытым формам тепловых отсеков (рубашек), в которых циркулирует тепловой агент: острый пар; реже – нагретый воздух; в отдельных случаях, при достаточной герметизации отсеков – горячая вода, перегретая под небольшим давлением; разогретое до температуры 130 – 150 ºС масло.

Жесткие термоформы в значительной степени затрудняют температурные деформации бетона, что приводит даже к некоторому дополнительному обжатию твердеющего бетона. Благодаря таким условиям тепловой обработки прочность бетона обычно на 10 – 15 % выше прочности бетона, прошедшего тепловую обработку в открытых формах.

Особенности теплофизических процессов при контактном способе тепловой обработки позволяют применять более жесткий режим:

- отказаться от предварительной выдержки;

- вести повышение температуры форсированными темпами со скоростью до 60 ºС в час;

- продолжительность изотермического прогрева, как и весь цикл тепловой обработки, может быть более коротким, что позволит повысить оборачиваемость дорогих термоформ и установок с тепловыми отсеками.

Такой способ тепловой обработки осуществляется в кассетных установках, в горизонтальных термоформах, в термопакетах.

В кассетных установках в настоящее время изготавливается большая часть изделий для жилищного строительства. Наиболее распространены вертикальные установки, оборудованные специальными тепловыми отсеками. Отсеки, как правило, размещены через две панели, при толщине каждой от 60 до 160 мм. Такие отсеки должны обеспечивать достаточно быстрый прогрев бетона и равномерное распределение температур по всей площади обогреваемых панелей, особенно по их высоте.

В связи с тем, что одновременно прогревается большой объем бетона и дополнительно происходит разогрев от экзотермии цемента, РЕКОМЕНДУЕТСЯ изотермический прогрев бетона в кассетных формах осуществлять в два этапа: 1 – с подачей пара в отсеки в течение 3 – 4 часов; 2 – затем термосное выдерживание при отключении подачи пара.

Стационарные термоформы предназначены для стендового изготовления крупноразмерных конструкций в рабочем положении. Они представляют собой формы жесткой конструкции, боковые стенки которых оборудованы тепловыми рубашками по всей наружной поверхности изделия. Эти рубашки образуют замкнутую со всех сторон полость, в которой циркулирует теплоноситель.

Термопакеты из горизонтальных перемещаемых форм применяются для тепловой обработки крупнопанельных конструкций, изготавливаемых в открытых сверху термоформах на агрегатно-поточных или полуконвейерных линиях. Поддон каждой формы по всей площади оборудован паровой рубашкой, размещенной между ребрами жесткости днища формы. Иногда паровые рубашки устанавливаются и вдоль бортовой оснастки.

Термоформы в количестве 6 – 7 штук укладываются вплотную друг на друга, образуя пакет высотой 1,5 – 2 м и сверху устанавливается термокрышка. Таким образом прогрев панелей осуществляется двухсторонней контактной передачей тепла. Кроме того, пакетирование термоформ создает пригруз от веса вышележащих форм. Все это позволяет закончить тепловую обработку за 6 – 8 часов.

Термопакеты собираются на стационарных постах и подключаются к пароподводящей сети.

Теплообработка с использованием злектричества и других видов энергии.

Электропрогрев бетона

В этом случае, электрический ток промышленной частоты пропускается непосредственно через тело бетона. Электроэнергия тока в результате сопротивления среды преобразуется в тепловую и бетон нагревается по заданному режиму.

Такой способ тепловой обработки имеет ряд преимуществ по сравнению с другими:

1 – обеспечивает равномерный подъем температуры во всех точках изделия, что дает возможность ускорить разогрев бетона до конечной температуры за 0,5 – 1 час (для слабо армированных конструкций);

2 – улучшение санитарно-гигиенических условий труда в цехе;

3 – отпадает необходимость в камерах ТВО, подводке пара, вентиляционных устройств;

4 – легче поддается автоматизации;

5 – снижаются затраты на теплоноситель. Расход электроэнергии невелик, в среднем, от 30 до 90 квт.ч на 1 м 3 бетона.

Однако, широкое распространение этого способа сдерживается его недостатками, а именно:

1 – усложняются условия охраны труда из-за необходимости тщательной электрической защиты работающих в цехе;

2 – при электропрогреве в открытых формах с большой поверхностью испарения и охлаждения создаются менее благоприятные условия теплофизического процесса обработки бетона.

Кроме того, наличие арматуры сильно осложняет электропрогрев изделий. Токи концентрируются в арматуре, вызывают ее повышенный нагрев и ослабляют ее сцепление с бетоном, пересушивая его в зоне контакта. Для армированных изделий необходимы медленные и мягкие режимы электропрогрева, при которых температура в бетоне не должна превышать 60 ºС. Процесс тепловой обработки затягивается иногда до 1 – 1,5 суток.

Поэтому электропрогрев изделий не получил распространения в заводской практике и применяется в основном в зимних условиях при полигонном изготовлении изделий и на строительных площадках.

Для электропрогрева применяются пластинчатые, полосовые, стержневые и струнные электроды, помещаемые внутри изделий или на их поверхности. Электропрогрев целесообразен для конструкций простой конфигурации, неармированных или малоармированных.

Наиболее эффективно применение электропрогрева при формовании тонкостенных панелей в вертикальных кассетных формах. В качестве электродов могут служить разделительные стенки, а паровые отсеки использовать для формовки дополнительных изделий.

Электрообогрев бетона

В этом случае тепловое воздействие на бетон осуществляется извне, при помощи нагревательных приборов, воздействующих со стороны открытых поверхностей. Для этой цели применяются: высокотемпературные нагреватели инфракрасного излучения и низкотемпературные нагреватели – ТЭНы.

Во внутренние слои изделия теплота передается за счет теплопроводности.

Основное преимущество электрообогрева состоит в том, что его возможно применять независимо от насыщенности изделий арматурой и от ее расположения. Однако, этот метод имеет довольно низкий КПД.

Рассматривается технология автоклавной обработки изделий из ячеистого бетона.

Автоклавная обработка является одной из важнейших операций при изготовлении изделий из ячеистого бетона. Её режимы напрямую влияют на такие качественные характеристики готового продукта, как морозостойкость, усадка при высыхании, прочность при сжатии, внешний вид изделий (отколы, трещины). Базовое понимание процессов, происходящих в автоклаве, важно как при полностью автоматическом регулировании работы автоклава, так и при ручном управлении.

В данной статье мы кратко обобщим опыт, накопленный на заводах холдинга «Aeroc International» в автоклавной обработке.

Процесс изготовления ячеистого бетона

В этом разделе представлен краткий обзор всего процесса изготовления ячеистого бетона, поскольку определённые операции, входящие в этот процесс, напрямую влияют на поведение материала при автоклавной обработке.

Ячеистый бетон изготавливается из вяжущих, песка или золы, газообразователя и воды. Вяжущие — известь и цемент — содержат CaO, который имеет решающее значение для процесса. Песок или зола вводит в процесс SiO2. Из компонентов CaO, SiO2 и Н2О в автоклаве при воздействии высокого давления и высокой температуры образуется новый минерал — тоберморит (С4S5H5).

Собственно, образование новых минералов тоберморитовой структуры и возводит ячеистый бетон автоклавного твердения (в просторечии — газобетон) в совершенно другой ранг по сравнению с неавтоклавным ячеистым бетоном («пенобетоном»). Автоклавная обработка обеспечивает значительно более высокие физико-механические характеристики изделий из газобетона в сравнении с пенобетонными изделиями.

Химические процессы, происходящие на разных стадиях производства, можно представить в следующем виде:

1. Выделение водорода на стадии образования пористой структуры в сырце:

2. Образование гидроксидов и гидросиликатов на стадии набора сырцом пластической (транспортной) прочности:

3. Образование новых минералов (тоберморита) на стадии автоклавной обработки:

Для наиболее полного протекания реакций в процессе автоклавной обработки необходимо, чтобы исходные материалы имели достаточно тонкодисперсную структуру. На стадии помола к кремнезёмистому компоненту добавляется гипсовый камень, который служит, в первую очередь, для регулирования реакций в автоклаве, а также ускоряет набор сырцом необходимой пластической прочности.

В смесителе сырьевые материалы перемешиваются, причём на качество перемешивания могут влиять как время смешивания, так и последовательность введения в смеситель сырьевых материалов. На выходе из смесителя должны быть обеспечены высокая гомогенность и определённая вязкость смеси.

Один из важнейших параметров — температура смеси на выходе из смесителя, которая очень сильно влияет на весь дальнейший процесс. При вспучивании газомассы и наборе сырцом необходимой для резки пластической прочности температура в массиве растёт. Огрубляя, можно сказать, что рост температуры продолжается примерно 1–1,5 ч; дальнейший прирост составляет лишь 1–3 °C. Однако температура в массиве распределяется неравномерно, она уменьшается в слоях, которые контактируют с бортами заливочной формы и воздухом.

Так как температура массива и её распределение являются важными для некоторых этапов автоклавной обработки, хотим обратить особое внимание на то, что все заводы «Aeroc» оснащены тепловыми тоннелями, которые препятствуют охлаждению массивов через стенки заливочных форм. Кроме того, заливочные формы первого цикла всегда доводятся в тепловых тоннелях до температуры, примерно соответствующей температуре заливки.

При резке массивов большое внимание уделяется отсутствию сквозняков, особенно — в зимнее время. Разрезанные массивы также находятся в тепловых тоннелях, которые препятствуют понижению температуры поверхности сырца, так как передача тепла в ячеистый бетон при автоклавной обработке происходит тем быстрее, чем выше его температура при загрузке в автоклав.

Этапы автоклавной обработки

При разработке режимов автоклавной обработки и привязке их к конкретному технологическому циклу необходимо учесть массу факторов и особенностей того или иного производства: качество сырьевых материалов, параметры смеси (температура и отношение В/Т), номенклатура выпускаемой продукции (размеры, наличие армирования, плотность ячеистого бетона), расположение запариваемых массивов в автоклаве, условия и время выдержки перед автоклавной обработкой и другое.

Автоклавная обработка принципиально разбивается на четыре этапа:

(1) подготовка ячеистого бетона к подъёму давления;

(2) подъём давления;

(3) изотермическая выдержка ячеистого бетона при определённых температуре и давлении;

(4) сброс давления и подготовка изделий к выгрузке из автоклава.

Первый этап может включать (вместе или раздельно) следующие мероприятия:

1. Продувка или предварительный подогрев изделий без давления.

2. Предварительный подогрев изделий при давлении.

Целью первого этапа является оптимальная подготовка сырца и среды в автоклаве ко второму этапу процесса — подъёму давления.

Из опыта нашей работы следует, что для изделий, внутренняя температура которых менее 80 °C, наиболее предпочтительным из вышеуказанных мероприятий первого этапа является вакуумирование.

За счёт снижения давления в автоклаве вода, находящаяся в материале, начинает кипеть. Кипение воды начинается в самой теплой части массива, а именно — во внутренней его области. При дальнейшем снижении давления кипение продвигается от внутренней области массива наружу, что приводит к полному удалению воздуха из материала. При этом сам материал разогревается, температура по толще массива выравнивается. Необходимый вакуум зависит от конечной температуры массива и, как правило, составляет 0,5 бар. Максимальное разряжение достигается через 25–30 мин и далее поддерживается в течение 15–25 мин. Вакуумирование необходимо производить при горячем автоклаве (температура стенки автоклава должна быть не менее 80 °C). Эту температуру всегда легко сохранить в условиях постоянного производства. В противном случае перед началом процесса автоклавной обработки автоклав необходимо предварительно разогреть без продукции.

Причинами плохого вакуумирования могут быть неисправности, связанные с вакуумной задвижкой, системой автоматического управления, а также неудовлетворительное функционирование вакуумного насоса.

Второй этап – подъём давления – заключается в разогреве материала до температуры изотермической выдержки (как правило, 190–193 °C). Разогрев происходит, главным образом, благодаря конденсации горячего пара на относительно холодной поверхности массивов, температура которых в начале процесса ниже температуры насыщенного пара. Образующийся конденсат переносит тепло в ячеистый бетон. Конденсация воды из пара может происходить как в виде капель, так и в виде закрытых водяных плёнок. В какой форме это происходит, зависит, в первую очередь, от разности температур между паром и ячеистым бетоном. Образование закрытых плёнок препятствует теплопередаче, что крайне нежелательно.

Для получения качественных изделий подъём давления следует проводить в три этапа:

(1) от –0,5 бар до 0 бар — 30–45 мин;

(2) от 0 бар до 3 бар — 30–45мин;

(3) от 3 бар до 12 бар — 65 мин.

Если на изделиях появляются отколы и трещины, то подъём давления на первых двух этапах необходимо вести медленнее. Однако если увеличение времени каждого из этапов до 60 мин не даёт должного эффекта, нужно вмешаться в процесс заливки: изменить параметры смеси.

При достижении ячеистым бетоном температуры 150 °C начинается ускоренный экзотермический разогрев массивов за счёт энергии, освобождающейся при образовании гидросиликатов. Особое внимание следует обратить на то, что остановка подъёма давления и, тем более, его понижение могут привести к разрушению ячеистого бетона избыточным внутренним давлением. Особенно это характерно для армированных изделий и бетонов, плотность которых более 500 кг/м3.

Изотермическая выдержка проводится в течение определённого времени при заданных давлении и температуре, которые обеспечивают достаточно глубокое протекание химических реакций образования новых минералов.

Оптимальная температура изотермии при производстве ячеистого бетона составляет 190–193 °C, рабочее давление в автоклаве — 11,5–13 бар. Время выдержки зависит как от номенклатуры продукции (мелкоштучные блоки или армированные изделия), так и от её плотности. Для плотности 350–500 кг/м3 оптимальное время выдержки составляет 360 мин при давлении 12 бар.

Если сырьевые материалы подобраны правильно, а рецептура рассчитана корректно, в автоклаве на стадии выдержки происходит самопроизвольный рост давления без подачи в автоклав пара.

Сброс давления должен проводиться плавно. Продолжительность сброса давления зависит в основном от номенклатуры продукции и от плотности изделий. Для плотностей 350–500 кг/м3 оптимальное время сброса, по нашему опыту, составляет 90 мин. Для изделий плотностью 600 кг/м3 и более, а также для армированных изделий, продолжительность сброса увеличивается, а сам сброс проводится ступенчато с разными градиентами.

Рис 1. Изображение процесса в виде графика

Причины дефектов в материале, которые возникают при автоклавной обработке и пути их устранения

1. Не затвердевшие участки массива (рис. 2).

Внешне выглядят как тёмные пятна, расположенные в средней части блока. Появляются в том случае, когда при автоклавной обработке температура бетона в этих областях недостаточна для образования гидросиликатов. Причиной может послужить недостаточность вакуумирования, в результате которой вода в этих зонах не закипает и воздух не вытесняется. В данном случае увеличение времени экзотермической выдержки эффекта не даёт.

Для устранения данного дефекта необходимо увеличить глубину вакуума и время выдержки при отрицательном давлении. Также в этом случае можно прибегнуть к комбинации продувки и вакуумирования. Если при осуществлении этих действий ситуация не изменится, необходимо вмешаться в процесс дозирования и смешивания: снизить на сколько это возможно отношение В/Т и увеличить внутреннюю температуру в массиве до 80–85 °C.

2. Отколы и трещины (рис. 3).

Механизм образования этих дефектов таков: пар конденсируется не только на поверхности материала, но и в толще массива. До тех пор, пока ячейки полностью не заполнены водой, разрушений не возникает, но как только начинает конденсироваться слишком много воды, внутри материала возникает значительное напряжение, которое в последствии приводит к разрушению.

Разрушения могут быть разной интенсивности: от тонких волосяных трещин до сильных поверхностных разрушений.

Итак, отколы появляются всегда, когда в автоклав подаётся слишком много пара за единицу времени. Поэтому при возникновении отколов и трещин следует увеличить длительность подъёма давления на первых двух этапах — от –0,5 до 0 бар и от 0 до 3 бар, соответственно. Если же при увеличении длительности подъёма давления результат не получен, необходимо изменить некоторые параметры.

Первый параметр — это температура массива до начала автоклавной обработки: чем холоднее массив, тем больше воды в нем конденсируется. Поэтому необходимо провести ряд мероприятий, исключающих остывание массива, а именно: предусмотреть наличие подогреваемых камер предавтоклавной выдержки, увеличить конечную температуру сырца, исключить сквозняки.

Второй и наиболее важный параметр — это количество воды, которое имеется в массиве при загрузке его в автоклав.

Когда материал формуется с высоким отношением В/Т, он содержит в себе очень много воды. Для автоклавной обработки на единицу массы воды сырца требуется четырёхкратное по массе количество пара. Избыток воды в сырце ведёт к увеличению расхода пара. В результате в материал начинает впитываться излишнее количество конденсата, что неминуемо приводит к откалыванию бетона. Единственный выход из такой ситуации — пересмотр существующих рецептур с целью снижения отношения В/Т.

Автор статьи надеется на отклик специалистов, занимающихся изготовлением изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения, а также на то, что обобщение нашего опыта поможет дальнейшему совершенствованию производств, работающих по литьевой технологии и, как следствие этого, выпуску продукции более высокого качества.

Cтатья предоставлена журналом «Популярное бетоноведение»

Журнал «Популярное Бетоноведение» — всегда свежая и профессиональная информация о производстве и применению бетонов и других строительных материалов, добавках, оборудовании и многом другом.

Издание выходит при поддержке Научно-Технического общества строителей Санкт-Петербурга. Распространяется в России, СНГ, за рубежом. Журнал рассчитан на широкий круг читателей — строителей, технологов, проектировщиков.

Рассматривается технология автоклавной обработки изделий из ячеистого бетона.

Процесс изготовления ячеистого бетона

Автоклавная обработка обеспечивает значительно более высокие физико-механические характеристики изделий из газобетона в сравнении с пенобетонными изделиями.

Химические процессы, происходящие на разных стадиях производства, можно представить в следующем виде:

1. Выделение водорода на стадии образования пористой структуры в сырце:

2. Образование гидроксидов и гидросиликатов на стадии набора сырцом пластической (транспортной) прочности:

3. Образование новых минералов (тоберморита) на стадии автоклавной обработки:

Этапы автоклавной обработки

Автоклавная обработка принципиально разбивается на четыре этапа:

(1) подготовка ячеистого бетона к подъёму давления;

(2) подъём давления;

(3) изотермическая выдержка ячеистого бетона при определённых температуре и давлении;

(4) сброс давления и подготовка изделий к выгрузке из автоклава.

Первый этап может включать (вместе или раздельно) следующие мероприятия:

1. Продувка или предварительный подогрев изделий без давления.

2. Предварительный подогрев изделий при давлении.

Из опыта нашей работы следует, что для изделий, внутренняя температура которых менее 80 °C , наиболее предпочтительным из вышеуказанных мероприятий первого этапа является вакуумирование.

За счёт снижения давления в автоклаве вода, находящаяся в материале, начинает кипеть. Кипение воды начинается в самой теплой части массива, а именно — во внутренней его области. При дальнейшем снижении давления кипение продвигается от внутренней области массива наружу, что приводит к полному удалению воздуха из материала. При этом сам материал разогревается, температура по толще массива выравнивается. Необходимый вакуум зависит от конечной температуры массива и, как правило, составляет 0,5 бар. Максимальное разряжение достигается через 25–30 мин и далее поддерживается в течение 15–25 мин. Вакуумирование необходимо производить при горячем автоклаве (температура стенки автоклава должна быть не менее 80 °C ). Эту температуру всегда легко сохранить в условиях постоянного производства. В противном случае перед началом процесса автоклавной обработки автоклав необходимо предварительно разогреть без продукции.

Вакуумирование необходимо производить при горячем автоклаве.

Для получения качественных изделий подъём давления следует проводить в три этапа:

(1) от –0,5 бар до 0 бар — 30–45 мин;

(2) от 0 бар до 3 бар — 30–45мин;

(3) от 3 бар до 12 бар — 65 мин.

Остановка подъёма давления и, тем более, его понижение могут привести к разрушению ячеистого бетона избыточным внутренним давлением.

Рис 1. Изображение процесса в виде графика

Причины дефектов в материале, которые возникают при автоклавной обработке и пути их устранения

1. Не затвердевшие участки массива (рис. 2).

Внешне выглядят как тёмные пятна, расположенные в средней части блока. Появляются в том случае. (продолжение в следующей рассылке)

Д. Рудченко,
Руководитель по развитию ООО «Аэрок СПб»

Автоклавная обработка изделий из ячеистого бетона. Теория и практика от «Aeroc International»

Рассматривается технология автоклавной обработки изделий из ячеистого бетона.

Продолжение, начало в рассылке №64

1. Не затвердевшие участки массива (рис. 2).

2. Отколы и трещины (рис. 3).

Разрушения могут быть разной интенсивности: от тонких волосяных трещин до сильных поверхностных разрушений.

Оптимальное отношение В/Т для изделий плотностью 350–500 кг/м3, производимых по литьевой технологии, должно находится в пределах 0,6–0,67.

Основной изюминкой бетона есть прочность на сжатие – именно это его свойство отображено в марке. Но достигается марочная прочность не сходу, а в ходе постепенного затвердевания. Потом мы подробней рассмотрим,как твердеет бетон, какие конкретно факторы воздействуют на данный процесс и как от этого зависит прочность материала.

Особенности затвердевания

Что такое отвердение бетона и как оно происходит

Как мы знаем, в качестве связующего вещества, в бетоне применяют цемент. При его сотрудничестве с водой появляется химическая реакция, которая ведет к происхождению каменистых новообразований, каковые и скрепляют между собой наполнитель – щебень и песок.

Отрезок времени, на протяжении которого образуются начальные связи между наполнителем, называется схватыванием. Но, сразу после образования этих связей твердость бетона низкая. Исходя из этого для комплекта прочности им требуется еще некоторое время.

Так как процесс затвердевания достаточно продолжительный, за это время вода, без которой комплект прочности неосуществим, успевает улетучиться. Дабы не допустить высыхание раствора раньше времени, по окончании заливки его укрывают полиэтиленовой пленкой либо рубероидом, и периодически смачивают водой.

Обратите внимание! Очень принципиально важно, дабы масса высыхала равномерно и умеренно. В другом случае это приведет к понижению прочности материала и его растрескиванию.

Время затвердевания

По окончании окончания срока затвердевания, конструкцию возможно подвергать расчетным нагрузкам. Нужно заявить, что кроме того по окончании окончательного затвердевания, материал продолжает набирать прочность. Данный прирост дает гарантию надежности цементных конструкций.

Наиболее же деятельный комплект прочности происходит в первые 5-7 дней по окончании заливки. За данный срок материал набирает до 70 процентов прочности.

Нужно заявить, что при увеличении срока затвердевания раствора, характеристики материала постоянно совершенствуются. Исходя из этого в некоторых случаях срок затвердевания бетона намерено замедляют. В большинстве случаев, это происходит при возведении сооружений, каковые потом будут подвергаться действию жидкости.

К таким относятся:

Ускорение застывания

В некоторых случаях скорость застывания раствора нужно расширить, к примеру, при проведении строительных работ зимой либо при производстве стройматериалов из бетона.

На сегодня существует два метода ускорения застывания раствора:

При помощи автоклавной обработки;
При помощи особого затвердителя.

Автоклавная обработка

Термовлажностная обработка, которую еще именуют запаркой либо автоклавной обработкой, разрешает укорить процесс затвердевания в десятки раз. Для этого применяют особые печи (автоклавы), в каковые на определенное время помещаются цементные изделия.

Благодаря пропариванию под большим давлением, раствор набирает прочность за 12-16 часов.

К недостаткам данной технологии возможно отнеси следующие моменты:

По окончании пропарки материал перестает набирать прочность. Но, в настоящий момент данный способ так усовершенствован, что автоклавный бетон фактически не уступает по прочности простому.
Нереально обработать большие конструкции. Исходя из этого в условиях стройки данная технология неприменима.

Применение затвердителя

Отвердитель для бетона представляет собой жидкую добавку, которая разрешает ускорить время схватывания раствора. Это единственный действенный метод воздействовать на данный процесс на строительной площадке.

Нужно заявить, что подобные добавки улучшают и другие свойства бетона:

Увеличивают раннюю морозоустойчивость и раннюю прочность материала.
Пластифицируют раствор.
Увеличивают прочность материала на сжатие при отрицательных температурах.
Разрешают заниматься строительными работами при отрицательных температурах. Допустимый температурный предел возможно различным, в зависимости от типа состава. Данную данные содержит инструкция на упаковке.

В следствии всех этих свойств, использование отвердителей взяло в последнее время широкое распространение.

Отвердение бетона при низких температурах

Для обеспечения обычного застывания цементного раствора температура воздуха не должна опускаться ниже +5 градусов, особенно на стадии схватывания. В случае если случится замерзание бетона при затвердевании – последствия будут необратимыми.

Связано это с тем, что в составе имеется вода, которая при замерзании кристаллизуется. Причем, эти кристаллы способны разрушать структуру бетона, исходя из этого по окончании цикла замерзания/оттаивания прочность материала без шуток снизится, и ухудшатся другие его свойства. Соответственно, продолжать строительство при таких условиях запрещено.

На сегодня строителями придумано большое количество способов по недопущению замерзания. Один из них мы рассмотрели выше – возможно применять быстротвердеющий бетон, дабы он опоздал замерзнуть на морозе. Помимо этого, в состав додают особые присадки, каковые понижают температуру замерзания воды.

Кое-какие добавки разрешают заниматься строительными работами при температуре до -25 градусов по шкале Цельсия. Кроме этого направляться подчернуть, что цена таких составов в полной мере доступная, благодаря чему цена строительства не возрастает.

Помимо этого, смесь обычно обогревают прямо в опалубке. Для этого смогут употребляться внешние обогреватели для бетона либо обогревающие провода, каковые монтируются своими руками на арматуру. Кроме этого распространен способ пропускания электричества через бетон.

Совет! По окончании окончательного застывания, бетон делается такими прочным, что его механическая обработка приводит к определённым трудностям, особенно если он армирован. Исходя из этого единственным действенным вариантом есть применение инструмента с алмазными насадками, примером того есть алмазное бурение отверстий в бетоне либо резка железобетона алмазными кругами.

По окончании того как раствор схватится, низкие температуры ему будут не страшны, исходя из этого самое основное обезопасисть его от замерзания на первых этапах отвердения.

Вывод

Застывание бетона есть серьёзным процессом, поскольку от него зависит итоговое уровень качества материала, соответственно и прочность всего сооружения. Исходя из этого при исполнении цементных работ нужно обеспечить оптимальные условия затвердевания состава, и дождаться комплекта его марочной прочности.

Из видео в данной статье возможно взять дополнительную данные по данной теме.

В истории науки можно насчитать множество случаев, когда великие изобретения и достижения находили достойную оценку только после многолетнего периода забвения. Не исключением в этом плане стало и бетоноведение.

Мы вновь «открываем» давно открытое, и исследуем уже исследованное. Хотя золотое правило любого исследователя – прежде чем что либо изобретать, - изучи труды предшественников.

Метод вибровспучивания в технологии ячеистых бетонов, как раз тот случай, когда замечательная технология как раз и не была забыта. По этому методу работали и работают множество заводов производящих газосиликаты в промышленных объемах.

Но оказывается(как раз это то и забыли), что данный метод вполне реализуем и в технологии ячеистых бетонов неавтоклавного твердения. Мало того он способен кардинально изменить технологический регламент производства пенобетона и газобетона.

В строительной специализированной периодике можно встретить множество упоминаний о методе вибровспучивания. Причем авторы, в большинстве своем, всегда аппелируют к неким трем первоисточникам – начальным исследованиям, заложившим основу этого метода.

Эти три бесценные брошюры, которые «живьем» никто не видел, но на которые все ссылаются мы и приводим в цикле «Наследие».

Государственный комитет Совета Министров РСФСР по делам строительства (ГОССТРОЙ РСФСР)

Центральный комитет профсоюза рабочих строительства и промстройматериалов.

Республиканский Научно-Исследовательский Институт местных строительных материалов ВСНХ (РОСНИИМС)

Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт новых строительных материалов АСиС СССР (ВНИИНСМ)

ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИИ ИЗ ЯЧЕИСТОГО СИЛИКАТНОГО БЕТОНА МЕТОДОМ ВИБРОВСПУЧИВАНИЯ

(доклад к семинару по обмену передовым опытом в производстве и применении изделии из силикатобетона)

к.т.н. Левин С.Н. (НИИжелезобетон)

к.т.н. Меркин А.П. (МИСИ им. Куйбышева)

За последнее время многими научно-исследовательскими организациями проведены значительные экспериментальные работы в области технологии ячеистых силикатных бетонов.

Общим для всех исследований является следующая технологическая схема изготовления образцов:

а) помол кремнеземистого компонента и извести на шаровых или вибрационных мельницах

б) приготовление ячеистой массы из извести, кремнеземистого компонента, газообразователя, воды и добавок, стимулирующих скорость газовыделения и схватывания массы

в) приготовление растворной смеси в вертикальных газобетономешалках

г) формование изделий, выдержка их перед автоклавной обработкой, вызревание и срезка горбушки, разрезка изделий

д) автоклавная обработка

е) распалубка изделий

Однако принятая технология газосиликата при всей своей простоте страдает одним существенным недостатком: свежеизготовленная ячеистая масса имеет невысокую структурно-механическую прочность в процессе "вызревания", что препятствует созданию поточной линии производственного процесса.

Проведенная нами работа имела своей целью интенсифицировать процесс производства газосиликата, повысить прочность и стойкость и создать условия для организации поточной линии производства.

Как известно, решающее влияние на получение газосиликатных изделий заданных объемного веса и физико-механических свойств оказывают пластично-вязкие свойства известково-песчаных растворов для получения ячеистой массы. Такие растворные смеси представляют собой технические высококонцентрированные водные суспензии и относятся к пластичным дисперсным системам. При напряжении ниже предела текучести они испытывают только упругие деформации, за пределом текучести - обнаруживают остаточные (пластические) деформации.

Реологические свойства такой дисперсной системы характеризуются двумя физическими константами: предельным напряжением сдвига и коэффициентом пластической вязкости.

Если величина предельного напряжения сдвига больше, чем подъемная сила пузырьков газа, то раствор не вспучивается, если же коэффициент пластической вязкости слишком мал - происходит прорыв газов и масса оседает.

Таким образом, необходимо строгое соответствие газовыделения в растворной смеси с ее структурно механическими свойствами.

Решающим фактором определяющим пластично-вязкие свойства растворных смесей, является водо/вяжущее отношение (отношение воды к весу всех сухих материалов). Для уменьшения предельного напряжения сдвига и обеспечения полного процесса вспучивания в смесь для ячеистого бетона вводятся значительные количества воды. Так, для газосиликата водо/вяжущее отношение составляет 0.50 – 0.60. Огромный избыток воды, уменьшая предельное напряжение сдвига, вместе с тем понижает пластическую вязкость системы, от чего падает газоудерживающая способность массы и происходит прорыв газа, что на производстве принято называть "кипением". Кроме того, избыток воды резко понижает структурную прочность ячеистой массы, в связи с чем необходима длительная выдержка изделий до автоклавной обработки. Время "вызревания" изделий до придания ячеистой массе прочности, достаточной для ее разрезки и транспортировки, должно составить 6 - 12 часов. В это время, во избежание оседания массы и нарушения структуры, формы должны оберегаться от сотрясения и передвижения.

Таким образом, на первый взгляд создается неразрешимая альтернатива: нельзя уменьшать "водо/вяжущее" отношение, ибо это лишит растворную смесь возможности вспучиваться, с другой стороны - высокое содержание воды затворения не позволяет создать в производстве ячеистых бетонов какую бы то ни было линию формования изделий.

В производстве обычных бетонных изделий для ограничения до минимума содержания воды давно уже пришли к искусственному приему улучшения подвижности смеси. Таким приемом является вибрирование бетонной смеси. При вибрировании резко уменьшается внутреннее трение в массе, отчего происходит мгновенная релаксация напряжений.

Вибрация, таким образом, имеет своим результатом превращение бетонной смеси в состояние, близкое к жидкому, в состояние разжижения. Такое превращение бетонной смеси или раствора объясняется следующим. В обычном состоянии бетоны и растворы обладают структурой, которая обусловливается особыми свойствами воды затворения и силами молекулярного сцепления. Если привести бетонную смесь в состояние вибрации, то зерна смеси приходят в движение. При этом происходит разрушение структуры дисперсной системы, а вместе с тем и иммобилизация значительной части воды из сольватных оболочек. Это равносильно введению в смесь новых добавок воды. В бетонной, смеси относительное движение зерен компонентов при вибрации приводит к тому, что равнодействующая их движения стремится расширить занимаемый смесью объем во всех направлениях, создавая "активное" давление.

Это "активное" давление оказывает сопротивление внешнему давлению, собственному весу и силам сцепления частиц, заставляя зерна последовательно удаляться друг от друга на короткие промежутки времени. В обычной бетонной смеси между разошедшимися в разные стороны зернами вклиниваются вышележащие частицы, от чего в общем плотность массы повышается.

Другое положение имеет место при вибрировании растворной смеси для ячеистого бетона. Масса в момент вибрации испытывает внутреннее давление, вызываемое процессом газовыделения в смеси. Поэтому пустоты, образующиеся в вибрируемой смеси заполняются пузырьками газа, стремящегося увеличить свой объем. Таким образом, если обычные бетонные смеси в результате вибрации, последовательно двигаясь вниз уплотнятся, то при вибрировании раствора с газообразователем происходит вспучивание - масса движется вверх.

Процесс совмещения вспучивания ячеистого бетона с вибрацией назван нами вибровспучиванием.

Метод вибровспучивания имеет ряд качественных отличий от обычного процесса вспучивания:

1. Ускоряются реакции гидратации вяжущего. Ускорение реакции вызывается следующими причинами: при гашении извести вокруг ее частиц образуется диффузный слой, который препятствует обмену, а тем самым и дальнейшей гидратации. При вибрировании зерна раствора приходят в движение, отчего происходит разрушение диффузионного слоя, обнажаются непогасившиеся поверхности, поступают новые порции воды, слабо насыщенные гидратом окиси кальция. Ускорение гидратации и уменьшение водовяжущего отношения приводят к тому, что значительно быстрее растет температура в смеси. В свою очередь, как показали работы Ниббса, скорость реакции гидратации извести увеличивается вдвое при повышении температуры среды на каждые 10°С.

2. Несравнимо быстрее заканчивается процесс газовыделения. Более высокая температура смеси и непрерывный обмен продуктов взаимодействия чистой щелочью обусловливает окончание процесса газовыделения в течение 60 - 90 секунд.

3. Уменьшается трение вспучивающейся массы о стенки формы. В спокойной форме движение массы вверх тормозится боковыми стенками формы, и если отношение площади бортоснастки к свободной поверхности бетона велико, то наблюдается заметная кривизна поверхности массы или, как обычно говорят, образуется "горбушка".

Вибрация сопровождается наибольшим разжижением массы у стенок формы, поэтому сводится на нет "телескопический эффект" вспучивания, бетон в форме не имеет "горбушки", и при правильно подобранной высоте заливки раствора в форму можно довести до минимума образование излишков ячеистой массы.

4. Очень быстро нарастает структурная прочность массы. Большая скорость гидратации извести, уменьшенное водо/вяжущее отношение, высокая температура смеси, быстрое прекращение газовыделения, уплотнение стенок газовых пор за счет вибрации - все это приводит к значительно более быстрому нарастанию структурной прочности ячеистой массы. В связи с этим появляется возможность во много раз сократить время "вызревания" изделий.

5. Происходит непрерывное перемещение газовых пузырьков, однако, относительно высокая пластическая вязкость растворной смеси препятствует их объединению. Поэтому вибровспученные газосиликаты отличаются мелкой однородной структурой пор.

Разработка технологических параметров производства газосиликата методом вибровспучивания производилась в лабораториях НИИЖелезобетона Главмоспромстройматериалы и МИСИ им. Куйбышева, а также на Люберецком заводе силикатного кирпича.

В качестве исходных материалов применялась тонкомолотая известь-кипелка с удельной поверхностью от 5000 до 8000 см2/г активностью 55 - 90%, песок Люберецкого карьера молотый до 2000-4000 см2/г, пудра алюминиевая ПАК-3, гипс двуводный.

Для лабораторных работ использовалась трехчастотная виброплощадка, одночастотная площадка Кузнецова-Десова, а для формования крупных изделий 5-тонная вибрационная площадка и поверхностные вибраторы (как навесные) типа С-414.

В процессе исследования устанавливалось оптимальное водо/вяжущее отношение для различных значений объемного веса, температура воды затворения, длительность перемешивания, длительность и амплитуда вибрации, длительность выдержки образцов до автоклавной обработки. Необходимо отметить, что расход алюминиевой пудры принимался такой же, как и для обычного газосиликата соответствующего объемного веса, а именно, 0.15% от веса сухих материалов для теплоизоляционного газосиликата с объемным весом 400 - 480 кг/м3 и 0.07% - для конструктивного газосиликата с объемным весом 650 - 750 кг/м3.

В предварительных опытах било установлено, что повышение активности массы до 20 – 22% заметно увеличивает прочность изделий. Дальнейшее увеличение активности требует высокой степени измельчения кремнеземистого компонента, и хотя при этом наблюдается некоторое повышение прочности, экономически это не является целесообразным. Поэтому работа проводилась на массе с активностью 20%.

Перемешивание молотых компонентов производилось в следующей последовательности: вначале готовился песчаник шлам, затем засыпалась известь или совместно измельченная извсстково-песчаная смесь состава 1:1 и материалы перемешивались 2 мин., после введения алюминиевой суспензии смесь перемешивалась еще 1.5 минуты и заливалась в формы.

Для обеспечения минимальной длительности вспучивания необходимо, чтобы процесс вибрирования раствора совпадал с началом заметного газовыделения. Это достигается соответствующим подбором температуры растворной смеси в момент заливки.

Длительность вибрации, соответствующая длительности вспучивания, является одним из основных параметров производства. При обычном процессе производства гаэосиликата длительность вспучивания массы в каждом отдельном случае различно и колеблется в больших пределах.

Проведенное нами большое количество заливок больших и малых форм с применением вибрации на извести с различной скоростью гашения позволяет утверждать, что длительность вибровспучивания обычно колеблется в пределах 40 - 70 секунд. Так как скорость подъема массы в период вибровспучивания необычайно велика и достаточно ощутима зрительно, то по прекращении подъема (вспучивания) можно легко судить о необходимости прекращения вибрации.

При правильно рассчитанной объеме заливки смеси вибрация может быть прекращена по достижении ячеистой массой верха формы.

Одним из основных факторов, определяющих получение газосиликата методом вспучивания с высокими физико-механическими показателями, являются параметры вибрационных механизмов. Нами исследовалось влияние амплитуды колебаний и частоты вибрации на процесс производства и некоторые физико-механические свойства газосиликатных изделий.

Высокие частоты колебаний (до 12000 в мин.) особенно благоприятно действуют на тиксотропное разжижение мелкозернистых растворов, к которым и относятся используемые известково-песчаные смеси. Вместе с тем известно, что чем выше число колебаний дисперсных систем, содержащих воздух, тем большей степени его диспергирования можно достигнуть. Лабораторные испытания по вибровспучиванию газосиликатных кубов со стороной 10 см на трехчастотной виброплощадке показали следующее. Применение при вибровспучивании колебаний с частотой порядка 6000 и 7500 колебаний в минуту позволяет уменьшить расход воды затворения на 4-7%, по сравнению с расходом воды при частоте 3000 колебаний в мин. Визуально установлено, что при частоте вибрации 7500 в минуту размер пор меньше, а распределение их более равномерно, чем при вибрировании на обычной частоте.

Однако отсутствие условий формования крупных изделий на этом этапе работы привело к тому, что основная часть исследований проводилась при частоте 2850-3000 колебаний в мин. Для выяснения влияния амплитуды вибрации на свойства газосиликатных изделий формовались образцы в разборных и сварных металлических формах в виде кубов со сторонами 10 и 20 см, а также изделия размером 50x60x15, 80x40x18, 120x60x40, 100x100x20 см.

Эксперименты показали следующее: при амплитуде вибрации 0.15 – 0.2 мм наблюдается удовлетворительная степень разжижения и однородная структура ячеистой массы у стенок формы, меньшая пористость и больший объемный вес в центре образце, при высоте его большей, чем 10 см.

При амплитуде вибрации 0.25 – 0.37 мм достигается оптимальная степень разжижения растворной смеси, изделия обладают однородной мелкопористой структурой по всему сечению, прочность образцов выше, чем при всех других амплитудах. При величине амплитуды 0.4 – 0.6 мм возможны всплески смеси с прорывами газа и оседанием вспученной массы в любой точке изделия при высоте его до 15 см и около стенок формы при высоте массы свыше 15 см. Такой ячеистый силикатобетон имеет неоднородную структуру и невысокую прочность. Амплитуда 0.7 – 0.8 им приводит к повсеместным всплескам смеси, прорывам газа, расслоениям и оседаниям массы, большей разнице в значениях объемного веса по высоте.

Таким образом, оптимальной амплитудой колебаний при частоте 2850 - 3000 колебаний в мин. следует считать 0.25 – 0.37 мм.

Как уже говорилось ранее, повышенная структурная прочность изделий, получаемых методом вибровспучивания, позволяет транспортировать, распалубливать и разрезать изделия вскоре после окончания вспучивания без длительной выдержки до автоклавной обработки. Для проверки этого положения на Люберецком заводе силикатного кирпича формовались газосиликатные блоки размером 120x40 и высотой 60 см объемного веса 600-700 кг/м3.

Изделия изготавливались в форме для железобетонных фундаментных блоков с навешенными на борта формы поверхностными вибраторами типа C-4I4, мощностью 0,4 квт.

Спустя 15 мин.после начала замеса материалов в мешалке производилась срезка "горбушки" блока, после чего сразу снималась бортоснастка и блоки на поддоне из листовой стали устанавливались на автоклавную вагонетку. При помощи электропередаточной тележки вагонетка с блоком подавалась в автоклав. Температура внутри блока к моменту начала тепловой обработки составляла 75 - 80°С. Автоклавная обработка производилась по режиму, принятому для силикатного кирпича I + 7 + I час. Готовые изделия характеризовались мелкопористой однородной структурой, отсутствием трещин, незначительной разницей в значениях объемного веса изделий по высоте блока.

Проверка физико-механических показателей вибровспученного газосиликата производилась на кубах с размером сторон в 10 см. и показала, что прочность вибровспученного газосиликата во всех случаях превышает прочность обычного газосиликата при тех же значениях объемного веса. Морозостойкость вибровспученного газосиликата приведена в таблице.

Читайте также: