Автор: Зейфман М.И.
Теги: производство гипса, извести, цемента вяжущие материалы строительные растворы и смеси силикатные производства в целом строительные материалы силикат ячеистые силикатные материалы
ISBN: 5-274-01022-9
Год: 1990
Текст
Производственное издание
Зейфман Моисей Исакович
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
И СИЛИКАТНЫХ ЯЧЕИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Технические редакторы Ненарокова Е.Н., Б ери на И.В.
Корректор Галюзова В.И.
ИБ № 5410
Работа подготовлена на персональном компьютере.
Подписано в печать 06.06.90 Т—08780
Формат 84x108 1/32 Бумага офсетная № 2 Печать
офсетная Усл. печ. л. 9,66 Усл. кр.-отт. 9,98
Уч.-изд. л. 10,48 Тираж 9000 экз. Изд. № АУП-3484
Заказ № 407 Цена 50 коп.
Стройиздат. 101442, Москва, Каляевская, 23а
300600, ГСП, Тульская типография Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР по печати
г. Тула, пр. Ленина, 109
П№
ПОВЫШЕНИЕ МАСТЕРСТВА
РАБОЧИХ
СТРОИТЕЛЬСТВА
И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Серия основана в 1973 году
М. И. Зейфман
Изготовление
силикатного
кирпича
и силикатных
ячеистых
материалов
а
Москва
Стройиздат
1990
Печатается по решению секции литературы по строитель-
ным материалам редакционного совета Стройиздата
Редактор — Т.В. Аржанова
Зейфман М.И.
3-47 Изготовление силикатного кирпича и сили-
катных ячеистых материалов. — М.: Стройиз-
дат. 1990. — 184 с.: ил. — (Повышение мастер-
ства рабочих стр-ва и пром-сти строит, мате-
риалов ).
ISBN 5-274-01022-9
Изложены основы технологии ячеистых силикатных
материалов и их свойства. Приведены сведения о сырь-
евых компонентах, а также технические решения и
мероприятия, обеспечивающие повышение производи-
тельности труда и качества продукции, снижение энерго-
и металлоемкости производства. Освещены основные
положения техники безопасности.
Для рабочих предприятий стройиндустрии.
3306000000 — 355
3------------------ 24—90
047(01)—90 ББК35.41
ISBN 5-274-01022-9
© Зейфман М.И., 1990
ПРЕДИСЛОВИЕ
Для успешного выполнения программы экономического и соци-
ального развития страны необходимо вовлечь в производство огром-
ные объемы сырьевых, топливно-энергетических и других материаль-
ных ресурсов. Однако добыча сырья и топлива обходится все дороже,
а запасы их невосполнимы. В этой связи важное народнохозяйствен-
ное значение приобретает экономное и рациональное использование
всех видов материальных ресурсов и прежде всего топливно-энерге-
тических.
Если рассматривать тепловую энергию как ценный продукт, то
отапливаемые здания являются своего рода емкостями для хранения
этого своеобразного продукта. Однако ограждающие поверхности
этих емкостей очень часто невысокого качества, что приводит к зна-
чительным потерям тепла через них. В этой связи особую актуаль-
ность приобретают задачи увеличения производства и расширения об-
ласти применения стеновых материалов с улучшенными теплоизоля-
ционными характеристиками, например автоклавных ячеистых бето-
нов, которые к тому же обладают неоспоримыми технико-эконо-
мическими преимуществами в сравнении с другими стеновыми мате-
риалами.
Многолетняя практика производства и применения ячеистых бе-
тонов в Советском Союзе и за рубежом показывает, что в основе их
производства лежит энергосберегающая технология, а по строитель-
но-эксплуатационным показателям и теплозащитным характеристи-
кам ячеистобетонные изделия и конструкции относятся к высокоэф-
фективным [1]. Эксплуатационные преимущества домов из ячеисто-
бетонных изделий не ограничиваются только экономией тепла на
отопление. Стены из ячеистого бетона обладают высокой паропрони-
цаемостью, что обеспечивает их быстрое высыхание. Это, а также
способность ячеистого бетона аккумулировать теплоту обеспечивает
повышенную комфортность помещений. Низкая средняя плотность
ячеистого бетона позволяет сократить монтажные и транспортные
расходы н снизить затраты на устройство фундаментов.
Автоклавная технология позволяет практически полностью иск-
лючить из производства цемент и обеспечивает широкие возможности
примения промышленных отходов н вторичных ресурсов, что создает
основу для расширения сырьевой базы, обеспечивая одновременно
эффективное решение вопросов охраны окружающей среды.
Производство автоклавных ячеистых бетонов позволяет на основе
единой технологии получать широкую номенклатуру изделий различ-
ного функционального назначения — от конструкционных средней
плотностью 900-1200 кг/м^ до теплоизоляционных средней плотно-
стью 200-250 кг/м^. Это обеспечивает эффективное сочетание в од-
3
ном материале высоких строительных и эксплуатационных показате-
лей, главным нз которых является низкая теплопроводность.
В отличие от традиционных строительных материалов техноло-
гия силикатных ячеистых материалов обладает значительными резер-
вами улучшения строительно-эксплуатационных показателей, сниже-
ния энерго- и материалоемкости производства, повышения произво-
дительности труда и снижения себестоимости продукции за счет со-
вершенствования отдельных технологических переделов, повышения
уровня их механизации и автоматизации.
В настоящее время удельный вес ячеистобетонных изделий и
конструкций в балансе стеновых материалов СССР составляет около
4%, в общем объеме железобетонных конструкций и деталей - 1,5%,
в общем объеме теплоизоляционных материалов около 8% [1, 2].
Несмотря на увеличение в последние годы- производства и приме-
нения ячеистого бетона, общий объем его выпуска остается пока еще
на низком уровне, который далеко не соответствует потребностям со-
временного жилищного, промышленного и особенно сельского стро-
ительства в этом эффективном материале.
В связи с намеченной реконструкцией ряда заводов силикатного
кирпича с целью организации при них производства стеновых блоков
нз ячеистого бетона, а также учитывая, что технология силикатных
ячеистых материалов в эволюционном аспекте может рассматривать-
ся как более высокая ступень общей технологии силикатных авто-
клавных материалов, начало которой положило производство сили-
катного кирпича, автор посчитал необходимым рассмотреть в книге
основы технологии силикатного кирпича.
При описании общих принципов технологии силикатных авто-
клавных материалов и основных технологических переделов мы по-
пытались, насколько это было возможно, раскрыть их фнзико-хими-
ческую сущность, понимание которых должно способствовать более
эффективной реализации в производстве, как приводимых в книге
результатов исследований, так и повышению творческой активности
инженерно-технического персонала и производственных рабочих в
плане совершенствования как отдельных технологических операций,
так и всего производства ячеистых силикатных материалов.
Автор надеется, что ознакомление широкого круга специалистов,
производственных рабочих и строителей с материалами этой книги
будет способствовать дальнейшему совершенствованию производства
силикатных ячеистых материалов с целью повышения их качества и
более широкому внедрению в практику современного строительства.
1. ПРОИЗВОДСТВО СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В
СССР И ЗА РУБЕЖОМ. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ
Технология автоклавных силикатных материа-
лов — новая, быстро развивающаяся отрасль, отличаю-
щаяся гибкостью технологии, высокой экономической
эффективностью, экологически чистая и перспектив-
ная в плане расширения ассортимента и повышения
качества продукции.
В СССР на 180 заводах силикатного кирпича еже-
годно производится около 14,3 млрд.шт. усл. кирпича,
что составляет 16% всех применяемых в стране стено-
вых материалов. Заводы силикатного кирпича распо-
ложены практически во всех союзных и автономных
республиках, краях и областях. Наибольшее развитие
его производство получило в РСФСР, Белоруссии, на
Украине, Казахстане и Прибалтийских республиках.
На двадцати предприятиях Советского Союза еже-
годно выпускается более 500 тыс.м3 изделий из плот-
ного силикатного бетона (ПСБ). Основная номенклату-
ра продукции из ПСБ: панели внутренних стен и се-
нажных траншей; плиты перекрытий; крупные стено-
вые блоки и блоки стен подвалов; тротуарные, дорож-
ные и облицовочные плиты.
СССР является одним из крупнейших в мире про-
изводителей силикатных ячеистых материалов: арми-
рованных панелей стен и покрытий, стеновых блоков,
теплоизоляционных и акустических плит, которые из-
готавливаются по отечественной технологии с исполь-
зованием отечественного оборудования.
1.1. КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
В России первые заводы по производству силикат-
ного кирпича начали строить в 1890 г. В 1914 г. на
этих заводах выпускалось 154 млн.шт. кирпича. В
первые годы Советской власти производство силикат-
ного кирпича росло и к концу 20-х гг. составило 400
млн. шт., а в 1940-м достигло 1 млрд. шт. кирпича. В
20-х гг. в Советском Союзе под руководством Л.И.Бо-
женова и А.В.Волженского начались систематические
исследования в области технологии автоклавных сили-
5
катных материалов. Это позволило уже в 30-х гг. в
Москве и Ленинграде организовать производство круп-
ных силикатных блоков, бетонных и железобетонных
деталей.
Дальнейшее развитие производства автоклавных
силикатных материалов связано с разработкой и ши-
роким внедрением в мировую строительную практику
ячеистых бетонов.
Впервые способ поризации цементно-песчаной ком-
позиции с помощью порошка' алюминия был предло-
жен в США в 1914 г. Однако разработку способа изго-
товления ячеистых бетонов связывают с именем швед-
ского ученого Акселя Эрикссона, которому в 1924 г.
был выдан патент на ’’метод производства газобето-
на” — ячеистого бетона на основе кремнеземистого
компонента и извести-кипелки с добавкой алюминие-
вого порошка в качестве порообразователя. Производ-
ство этого материала (газосиликата ’’Интонг”) было на-
чато в 1929 г. в шведском городе Иксхульт на пред-
приятии мощностью 15 тыс. м3 в год. При этом в осно-
ву технологии был положен способ гидротермальнго
отверждения в автоклавах известково-кремнеземи-
стых композиций, запатентованный в 1880 г. В.Миха-
элисом.
Несколько позднее в Дании был разработан пено-
бетон.
В начале 30-х гг. финским инженером Леннартом
Форсэном и шведским инженером Иваром Эклундом
на основе смеси из цемента и тонкомолотого кварце-
вого песка, поризованного с помощью алюминиевой
пудры и подвергнутой автоклавной обработке, получен
ячеистый бетон ’’Сипорекс”.
В СССР систематические исследования в области
технологии ячеистых бетонов начались в 1928 г. и уже
в 1930 г. в строительстве начали применять пенобетон.
Первые заводы по производству ячеистых бетонов поя-
вились в нашей стране в 1939-1940 гг.
В настоящее время известно множество разновид-
ностей ячеистого бетона, который классифицируется по
следующим основным признакам.
I. По функциональному назначению. Выделяют три
вида ячеистого бетона: теплоизоляционный — средней
плотностью до 400 кг/м3; теплоизоляционно-конструк-
ционный - средней плотностью 500-800 кг/м3, кото-
рый широко применяется в ограждающих конструкци-
6
ях жилых, общественных, сельскохозяйственных, про-
мышленных зданий и сооружений, и конструкцион-
ный ячеистый бетон — средней плотностью 900-1200
кг/м3, который применяется в качестве несущих эле-
ментов жилых и сельскохозяйственных зданий.
II. По способу получения пористой структуры -
способу поризации. Различают три принципиально
различных способа: газообразование (газосиликаты, га-
зобетоны, газошлакобетоны и др.); ценообразование
(пенобетоны, пеносиликаты, шлакощелочные пенобе-
тоны и др.) и аэрирование (аэрированный ячеистый бе-
тон, аэрированный ячеистый силикат и др.).
К модифицированным способам поризации отно-
сятся: вспучивание массы'за счет газообразования при
небольшом разрежении (в вакууме); аэрирование мас-
сы под давлением (барбатирование ее сжатым возду-
хом) и последующее снижение давления до атмосфер-
ного (баротермальный способ).
К способу комплексной поризации, особенно эффек-
тивного при получении теплоизоляционного ячеистого
бетона, относится газопенная технология — сочетание
метода аэрирования и газообразования.
III. По виду вяжущего и способу поризации яче-
истые бетоны классифицируются: на цементе — газо- и
пенобетоны; на известково-кремнеземистом вяжущем-
газо- и пеносиликаты; на шлако-известковом вяжу-
щем — газо- и пеношлакобетоны; на золе — газо- и пе-
нозолобетоны или газо- и пенозолосиликаты; на гипсо-
вом вяжущем — газо- и пеногипс.
IV. По способу твердения различают: неавтоклав-
ные и автоклавные ячеистые бетоны.
Неавтоклавные ячеистые бетоны, главным образом
газо- и пенобетоны, твердеют при температуре гидро-
термальной обработки до 100°С и атмосферном дав-
лении.
Автоклавные ячеистые бетоны твердеют при повы-
шенной температуре и давлении паровоздушной среды
в специальных химических реакторах (сосудах), назы-
ваемые автоклавами.
В СССР более 95% всего объема ячеистых бетонов
выпускается с использованием автоклавной обработки.
Использование автоклавной обработки позволяет
отказаться от применения традиционных вяжущих —
цемента, гипса, а в ряде случаев и извести, обеспечить
широкое вовлечение в производство ячеистых бетонов
7
в качестве сырьевых материалов различных побочных
продуктов и отходов промышленности. В частности,
на основе металлургических шлаков и щелочного ком-
понента получены шлакощелочные ячеистые бетоны;
на базе отходов добычи и переработки вулканических
алюмосиликатных стекол, подвергнутых щелочной ак-
тивации, получены жаростойкие ячеистые бетоны [6].
По данным НИПИ силикатобетона и НИИЖБа,
проанализировавших с учетом новой классификации
(ГОСТ 25485-82 ’’Бетоны ячеистые. Технические усло-
вия”) состояние производств ячеистых бетонов на пред-
приятиях Советского Союза, следует, что в настоящее
время в нашей стране выпускаются ячеистые бетоны
следующих видов: на смешанном вяжущем (известко-
цементном с содержанием последнего 10-50% и цемен-
тно-известковом с содержанием цемента от 50 до 90%);
извести; цементе и сланцезольном вяжущем.
1,2. ПРОИЗВОДСТВО ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ В СССР
И ЗА РУБЕЖОМ
В Советском Союзе производство ячеистобетонных
изделий и конструкций широкое развитие получило в
60-х гг. и уже к 1965 гг. ежегодный выпуск достиг 2,7
млн.м3. В 70-е г. было завершено строительство ряда
новых заводов производительностью выше 200 тыс.м3
в год ячеистого бетона, а к 1977 г. объем производства
достиг 5,8 млн.м3 в год и фактически стабилизиро-
вался на этом уровне.
В Советском Союзе производство автоклавных яче-
истых бетонов в настоящее время сосредоточено на 96
предприятиях, размещенных на территории 16 эконо-
мических районов. На этих предприятиях изготавли-
ваются стеновые панели для жилых, промышленных,
культурно-бытовых, сельскохозяйственных и произ-
водственных зданий, панели покрытий для жилых и
производственных зданий, плиты чердачных перекры-
тий жилых домов, теплоизоляционные и акустически-
декоративные плиты ’’Силакпор”, мелкие стеновые
блоки и перегородочные плиты. Характерной особенно-
стью развития производства силикатных ячеистых бе-
тонов в последние годы является изменение ассорти-
мента продукции. В частности, возрос объем производ-
ства мелких блоков и стеновых панелей при одновре-
менном сокращении выпуска теплоизоляционных из-
8
Рис. 1. Динамика производства ячеистых бетонов
1 - всего; 2 - тепло- и звукоизоляционных изделий; 3 - армирован-
ные панели стен и покрытий; 4 - мелкие и крупные стеновые блоки
делий (рис.1). Подобная тенденция продолжает сохра-
няться и вполне отвечает современным потребностям
строительства. Что же касается качества продукции,
то, несмотря на увеличение на ряде предприятий объе-
мов производства ячеистобетонных изделий по качест-
венным показателям, соответствующим уровню луч-
цгих зарубежных предприятий и фирм, в целом по
стране качество ячеистобетонных изделий продолжает
оставаться еще на низком уровне (табл.1). Связано это
прежде всего с низким качеством изделий, выпускае-
мых на предприятиях и в цехах, построенных в 60-е
гг. Для последних лет характерны низкий уровень ме-
ханизации основных технологических переделов, ис-
пользование морально устаревшего оборудования и
технологии.
В частности, с использованием прогрессивной реза-
тельной технологии на 46 предприятиях из 96 выпу-
скается всего лишь около 3,5 млн.м3 изделий из яче-
истого бетона, в том числе 174 тыс.м3 крупноразмер-
ных армированных изделий, 1920 тыс.м3 мелких бло-
ков и 1301 тыс.м3 теплоизоляционных плит. По комп-
лексной вибрационной и ударной технологиям на 21
предприятии выпущено около 3,6 млн.м3 изделий из
ячеистого бетона. Средний уровень механизации в про-
изводственных цехах составил 61,1% в том числе [7]:
прием и помол сырьевых материалов, приготовление
ячеистобетонной смеси — 89,1%; формование и разрез-
9
Таблица 1. Показатели качества изделий из автоклавных
ячеистых бетонов
Виды продук- ции Показатели 1975 1976 1977 Годы 1978 | 1979| 1980 | 1985
- Средняя плотность бетона, кг/м’ 698 702 692 695 701 702 695
Стено- вые ма- териалы Предел проч- ности при сжатии, МПа 5,5 5,6 5,6 5,5 4,1 4,3 4
Коэффи- циент кон- структивно- го качества 113 114 117 115 85 88 83
Средняя плотность бетона, кг/м® 634 632 639 649 654 666 650
Мелкие блоки Предел 4,8 прочности при сжатии, МПа 4,8 4,9 5,1 3,7 3,9 33
Коэффи- циент кон- структив- ного ка- . чества 119 121 121 123 88 88 85
При мечаиие. Данные о прочности бетона за 1979 и 1985 гг. ука-
зываются в соответствии с ГОСТ 10-18078 "Бетоны. Методы определе-
ния прочности на сжатие и растяжение”.
ка сырца - 56,3%; автоклавная обработка — 93%; рас-
палубка, чистка и смазка форм, отделка изделий —
43%; изготовление арматуры, закладных деталей и
нанесение антикоррозионного покрытия — 75,7%.
Учитывая ice возрастающий спрос на изделия из
автоклавных ячеистых бетонов, а также намеченное
на ближайшее десятилетие резкое увеличение произ-
водства и потребления ячеистых бетонов в СССР пред-
ставляется необходимым предусмотреть реконструкцию
предприятий и цехов с переводом их на резательную
технологию формования и внедрение в производство
прогрессивных технологических приемов, обеспечиваю-
щих повышение качества продукции. В качестве эко-
номических мероприятий, способствующих повыше-
нию качества продукции, по-видимому, целесообраз-
но пересмотреть действующие цены.
10
В частности, за счет дополнительного снижения
стоимости ячеистобетобетонных изделий первой кате-
гории качества повысить стоимость изделий высшей
категории качества. Целесообразно, как нам представ-
ляется, по опыту ЧССР, где в результате пересмотра
нормативных документов установлена одна величина
максимальной средней плотности ячеистого бетона —
не более 575 кг/м3, и приняты новые марки по проч-
ности на сжатие с регламентированным значением
теплопроводности, пересмотреть действующие в СССР
государственные стандарты.
Широкое применение находит ячеистый бетон и за
рубежом. Крупнейшим производителем является ПНР,
выпускающая ежегодно около 6 млн.м3 ячеистого бето-
на; на долю которого приходится около 30% всего
объема производства стеновых материалов. В настоя-
щее время на польских заводах третьего поколения
ячеистый бетон изготавливается по отечественной тех-
нологии ’’Униполь”. Важным достоинством этой тех-
нологии является использование в качестве кремнезе-
мистого сырья золы-уноса ТЭС. Большинство польских
заводов расположено в непосредственной близости от
ТЭС, с которых зола-унос поступает на заводы пнев-
мотранспортом. При этом заводы используют в произ-
водстве горячую воду и отходы пара ТЭС, что в целом
обеспечивает высокую рентабельность производства.
Предприятия ПНР работают на смешанном известко-
во-цементном вяжущем и выпускают разнообразные
по свойствам и назначению изделия: стеновые блоки и
панели, фасонные изделия и плиты покрытий.
В ЧССР, занимающей одно из первых мест в мире
по производству ячеистого бетона на душу населения,
эксплуатируются заводы двух поколений, на которых
ежегодно выпускается около 3 млн.м3 ячеистого бето-
на. Заводы первого поколения построены в 60-х гг. с
частичным использованием оборудования ПНР по про-
ектам ЧССР. Заводы второго поколения построены по
поставкам фирм ’’Сипорекс” и ’’Калсилокс”. Многие за-
воды в качестве кремнеземистого сырья используют зо-
лу-унос и смешанное вяжущее (известь: цемент = 2:1),
либо известь. На этих предприятиях изготавливают-
ся крупноразмерные армированные панели размером
”на комнату”, стеновые блоки и теплоизоляционные
плиты. Изделия получают по резательной технологии.
Средняя плотность ячеистого бетона армированных
11
конструкций 550-600 кг/м3, прочность на сжатие 3-
5 МПа, стеновых блоков — 500 кг/м3, прочность —
2,5 МПа.
На заводах второго поколения, работающих по тех-
нологии фирмы ’’Сипорекс”, осуществлен переход на
формование массивов высотой 65,7 и 76 см (вместо 60
см). На заводах третьего поколения предусмотрено
формование массивов высотой 1200 мм и длиной до
7200 мм, что должно обеспечить повышение произво-
дительности предприятий в среднем на 50%. Особое
внимание уделяется переводу предприятий на выпуск
комплектов изделий из ячеистого бетона. Комплект
включает несущие перегородки, вертикальные несу-
щие, внутренние и наружные стены, горизонтальные
самонесущие панели и кровельные элементы.
Одним из основных требований, предъявляемых к
строительным конструкциям, является повышение сте-
пени их индустриальности. В связи с чем производство
армированных изделий, получаемых способом верти-
кальной разрезки массива, решается в комплексе с их
укрупнительной сборкой. В ЧССР освоено производст-
во составных панелей из ячеистого бетона размером
”на комнату” с встроенными окнами, балконными две-
рями и подоконными плитами. Составные панели пол-
ной заводской готовности размером 6000x2400 мм бы-
ли, в частности, использованы при строительстве атом-
ной электростанции в Ясловских Богуницах. Осущест-
вляется также унификация конструктивных решений
панелей для создания высокопроизводительных техно-
логических линий. Заслуживают внимания работы по
комплектации кровельных панелей из ячеистого бето-
на. Устройство кровли из этих панелей требует лишь
заделки швов, установки фонарей и профилей.
Составные кровельные однослойные панели харак-
теризуются высокими теплозащитными показателями
и применяются для покрытия жилых и большепролет-
ных промышленных зданий. Ячеистобетонные панели
также широко используют в качестве верхнего слоя
многослойных кровельных конструкций [8].
В ГДР на долю ячеистого бетона приходится около
10% всего объема мелкоштучных стеновых материа-
лов. Для изготовления ячеистого бетона используется
кварцевый песок и смешанное известково-цементное
вяжущее, а производство его осуществляется по техно-
логии фирм ’’Калсилокс” и ’’Хебель”. Предприятия
12
ГДР выпускают армированные ячеистобетонные изде-
лия средней плотностью 600-650 кг/м3, прочностью 5
МПа, из которых часть подвергается гидрофобизации
силиконовой смолой, а наружная поверхность покры-
вается стеклотканью, что способствует ее уплотнению
и одновременно выполняет функции декоративной от-
делки.
Успешно развивается производство и применение
автоклавных ячеистых бетонов и в других социалисти-
ческих странах — ВНР, СРР и на Кубе. В частности, в
СРР производство ячеистого бетона организовывается
по лицензии фирмы ’’Хебель”, на Кубе используется
оборудование ФРГ и Японии.
В капиталистических странах, несмотря на имею-
щий место спад в строительстве, производство и при-
менение ячеистого бетона продолжает возрастать. По-
казателен в этом плане опыт Японии, где с 1967 по
1977 г. производство ячеистого бетона возросло в 10
раз и продолжает сейчас увеличиваться, правда, не та-
кими темпами. При этом достигнуты впечатлительные
результаты. В частности, сообщается [8], что получен
ячеистый бетон средней плотностью 500 кг/м3 с проч-
ностью при сжатии 15 МПа. Армированные ячеистобе-
тонные панели успешно применяются в Японии при
возведении ответственных зданий и сооружений повы-
шенной сейсмостойкости. Например, ограждающие
конструкции самого высокого в мире администра-
тивного здания выполнены из автоклавного ячеистого
бетона.
Активно развивается производство ячеистых бето-
нов в ФРГ, Финляндии, Голландии, Бразилии, Арген-
тине, Венесуэле, Новой Зеландии, Швейцарии, Анг-
лии, США и Израиле.
Предприятия этих стран работают преимуществен-
но по технологиям фирм ’’Итонг”, ’’Сипорекс” и ’’Хе-
бель”. Характерной особенностью предприятий боль-
шинства перечисленных стран является ориентация на
использование в качестве кремнеземистого сырья зол-
уноса ТЭС. Заслуживает внимания опыт ФРГ, где
предусмотрено комплексное использование яче-
истого бетона средней плотностью 400-650 кг/м3 и
прочностью на сжатие 3-7 МПа — от фундаментов до
кровель, включая прогоны пролетом 2250 мм и плиты
перекрытия длиной до 6000 мм [1].
13
Ячеистый бетон получает развитие и в странах
Ближнего Востока. Например, в Саудовской Аравии на
основе кварцевого песка высокой чистоты (SiC>2 =
= 99,85%) и смешанного известково-цементного вяжу-
щего организовано производство автоклавных ячеи-
истых бетонов.
По-прежнему успешно развивается и совершенству-
ется производство автоклавных ячеистых бетонов в
Швеции, являющейся родоначальником этого материа-
ла. В Швеции ячеистый бетон выпускается двумя все-
мирно известными фирмами ’’Итонг” и ’’Сипорекс”,
которые являются крупнейшими поставщиками на
мировом рынке технологии и оборудования. Исследо-
вания этих фирм в области совершенствования техко-
логин и улучшения качества ячеистого бетона достиг-
ли впечатляющих результатов. В частности, на пред-
приятиях фирмы ’’Итонг” организовано производство
ячеистого бетона средней плотностью 200 кг/м3 с проч-
ностью на сжатие выше 2 МПа [8]. Фирма ’’Сипорекс”
выпускает армированные кровельные элементы и па-
нели наружных стен длиной 7600 мм при толщине
200, 240 и 300 мм, а также ячеистобетонные блоки, на
долю которых приходится всего лишь 20% всего объе-
ма. Предприятия фирмы работают цо резательной тех-
нологии с формованием массивов высотой 1200 мм.
В производстве ячеистых бетонов используется сме-
шанное вяжущее, которое содержит 60% извести и
30% цемента.
Несомненным достижением является организация
во Франции фирмой ’’Сипорекс де Вернон” на одном из
заводов полностью автоматизированного производства
автоклавных ячеистых бетонов. Завод выпускает бло-
ки длиной 60 и 75 см, высотой 20 см и толщиной от
15 до 30 см, а также армированные элементы шири-
ной 60 и 75 см. Благодаря высокой точности размеров
укладка блоков осуществляется при помощи специаль-
ного клеящего раствора с небольшим зазором [8]. Но-
минальная средняя плотность изделий 450 кг/м3,
прочность на сжатие 3 МПа, теплопроводность 0,17
Вт/(м °С). В производстве ячеистого бетона использует-
ся песок с содержанием SiC>2 = 95-98%, для чего в тех-
нологическом цикле предусмотрена тщательная про-
мывка его от примесей глины и железа. Помол песка
осуществляется мокрым способом до удельной поверх-
ности 250-300 м2/кг (по Блейну). Формование ячеисто-
14
бетонных массивов осуществляется в разъемных фор-
мах габаритами 6000x1500x800 мм. Вспучивание и
схватывание ячеистобетонной смеси, залитой в формы,
осуществляется в специальных туннелях вызревания
длиной 65 м, шириной 10 м, в которых поддерживает-
ся высокая влажность и температура 60°С. После раз-
резки поперечной — проволокой, закрепленной на по-
движной раме, и продольной-при перемещении масси-
ва через неподвижную раму с закрепленными на ней
струнами, ячеистобетонный сырец подвергается гидро-
термальной обработке в автоклавах длиной 38 и диа-
метром 2,7 м при давлении 1,1 МПа и продолжитель-
ности цикла 10 ч. Готовые изделия после контроля и
маркировки на специальных деревянных поддонах
(для блоков) упаковываются в усадочную пленку на ус-
танове ”Sat” производительностью 150 поддонов в 1 ч
[1].
1.3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАТНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Основным направлением технического прогресса в
современном строительстве является снижение массы
зданий и сооружений, повышение индустриальное™ и
степени заводской готовности строительных изделий и
конструкций при одновременном снижении их удель-
ной энергоемкости, улучшение теплозащитных харак-
теристик за счет применения стеновых материалов
низкой теплопроводности.
Сравнение технико экономических показателей
традиционных стеновых материалов с взаимозаменяе-
мыми изделиями и конструкциями из ячеистого бето-
на (табл. 2) показывает, что последние по всем пока-
зателям превосходят аналогичные по назначению ма-
териалы.
Стены жилых зданий из ячеистого бетона эффек-
тивнее стен из трехслойных панелей: по себестоимости
в среднем на 40%, приведенным затратам — на 25%,
трудоемкости производства — 10-15%, уступая по экс-
плуатационным затратам на отопление на 12-16% [2].
Согласно требованииям СНиП II-3-79**, термиче-
ское сопротивление стен из ячеистого бетона повыша-
ется на 30%, а из легкого бетона на 10%. Это, при
прочих равных условиях, обеспечит снижение затрат
15
Таблица 2. Технико-экономические показатели взаимозаменяемых стеновых материалов
Конструктивное решение стен Сред- няя плот- ность, кг/м3 Тол- щина стен, кг Масса 1 м2 стен, кг Теплосопро- тивление, м2 -OK/Вт* Приведен- ные за- траты, р/м2** Стои- мость ”в де- ле”, р/м2 Удель- ные ка- питаль- ные вло- жения, р/м’ Трудо- затраты на 1 м2, чел.-ч*** Энергоза- траты усл. топлива на 1 м2,кг****
Стеновые панели жилых и общественных зданий
Керамзитобетон 1100 40 510 0,99/1,018 54,8/36,6 28,7 65,9 3,8/1,3 100/210
950 35 390 0,99/1,067 51,8/34,3 27 60,7 3,5/1,3 84/200
Ячеистый бетон 700 35 290 1,17/1,252 43,5/28,6 22,9 47 3,1/1,3 48/171
То же 600 30 220 0,17/1,312 41,2/27 21,8 43,6 3/1,3. 41/163
Стеновые панели производственных зданий
Керамзитобетон 1100 30 380 0,743/0,803 49,6/26,4 21,2 43 2,6/2,1 75/266
950 25 280 0,79/0,807 47,2/24,2 19,6 38,1 2,3/2,1 60/265
Ячеистый бетон 700 25 220 0,934/0,939 39,7/19,9 16,5 28,3 2,1/2,1 35/228
То же 600 20 150 0,934/0,927 38,4/18,3 15,3 25,1 1,9/2,1 , 27/231
Стены жилых зданий из мелкоштучных материалов
Керамический кирпич 1800 64 1190 0,927/0,996 53,6/34,9 27,3 63 4,1/4,3 83/215
Керамические камни 1300 51 790 0,99/1,085 46,9/29,8 23,2 56 3,3/3,3 67/197
Силикатный кирпич 1850 64 1250 0,927/0,788 50,5/26,9 21,5 44,7 2,1/4 60/271
Силикатные камни 1400 64 1060 0,927/0,996 48,3/29,6 23,2 53,5 2,3/3,7 59/215
Яченстобетонные блоки 700 40 440 1,17/1,252 35,5/20,6 15,7 40,6 1,3/3,2 51/171
То же
600 30 300 1,17/1,194
31,5/15,9 12,2
30,7 1/2,7
38/179
*Перед чертой - требуемое; после черты - принятое.
**Перед чертой - с учетом эксплуатационных затрат; после черты - без учета.
***Перед чертой - в производстве; после черты - в строительстве,
****Перед чертой - в производстве; после черты - при эксплуатации.
Примечания: 1. Показатели определения для условий Московской обл. 2. Трудо- и энергозатраты в производстве
конструкций включают также затраты на сырьевые и вспомогательные материалы (известь, цемент, керамзит, растворы,
перемычки и др.). 3. Капитальные вложения учитывают сопряженные затраты на производство сырьевых и вспомогатель-
ных материалов, топливно-энергетических ресурсов.
на отопление в зданиях со стенами из ячеистого бето- I
на в среднем на 20% и улучшит микроклимат в поме- I
шениях. I
Для обеспечения требований СНиП по теплозащит- |
ним показателям стен из ячеистого бетона необходимо I
либо повысить толщину стен, либо снизить среднюю I
плотность ячеистого бетона. Последний путь наиболее I
эффективен и позволяет достичь более существенного I
экономического эффекта, так как в первом случае ед и- I
новременные затраты, связанные с увеличением тол- I
щины стен, окупаются многолетней экономией затрат I
на отопление. I
Теплопотери сельских малоэтажных и особенно од- I
ноэтажных жилых домов в 4-5 раз выше, чем квартир I
многоэтажных домов. В этой связи вопрос повышения I
теплозащиты стен из ячеистого бетона в массовом жи- 1
лищном строительстве на селе приобретает особую ак- I
туальность. Его решение возможно при одновременном I
решении целого ряда вопросов: широкого внедрения в I
строительную практику стеновых ячеистобетонных |
блоков и панелей покрытия средней плотностью не вы-
ше 500 кг/м3, классов соответственно 1,5...2,5 (марки
25...35), снижения влажности ячеистого бетона до рав- 4^
новесной с окружающей средой за счет применения ft
специальных режимов обработки изделий и конструк-
ций в заводских условиях и упаковки стеновых блоков i1
в термоусадочную пленку.
Применение ячеистого бетона в качестве стенового Я
материала позволяет снизить затраты организаций-за- И
казчиков, так как снижается сметная стоимость строи- 1
тельства. Связано это со снижением на 15% стоимости |
сборных ячеистобетонных стеновых панелей по сравне-
нию с аналогичными по назначению однослойными
панелями из легких бетонов (см. Прейскурант № 06-
08 "Оптовые цены на железобетонные изделия”) [2].
Стеновые ячеистобетонные блоки по всем показате-
лям являются наиболее эффективным стеновым мате-
риалом (табл. 2). Особенно эффективно их применение
в сельском строительстве. В частности, стоимость 1 м2
стены из газосиликатных блоков в сельском строитель-
стве Московской области составляет 13,9 руб.; из эф-
фективного кирпича — 26,1 руб.; керамзитобетонных
панелей — 29,7 руб. При этом укладка стенового блока
размером 200x250x600 мм, средней плотностью 600
кг/м3, имеющего массу 21 кг, соответствует одновре-
менной укладке 14 шт. стандартных кирпичей.
В этой связи для стимулирования производства
ячеистобетонных блоков, 1 м3 их приравнивается к 1
тыс.шт. полнотелого кирпича, хотя объем последних
составляет фактически 2 м3 [9].
Отмечается [2], что реальный экономический эф-
фект от производства в 1986 г. 1,3 млн.м3 стеновых
панелей и 2,2 млн.м3 стеновых блоков из ячеистого бе-
тона по сравнению с керамзитобетонными и кир-
пичными стенами составил 108 млн. руб.
При этом рентабельность производства составила в
среднем по стране 27%. Наиболее рентабельным явля-
ется производство армированных панелей покрытий и
перекрытий -- 67%.
Предусматривается в ближайшие годы повсеместно
освоить производство армированных конструкций из
ячеистого бетона средней плотностью Д600 при классе
по прочности В 2,5 (марка 35), что соответствует уров-
ню показателей передовых зарубежных стран и фирм.
Важнейшей задачей на современном этапе разви-
тия производства ячеистых бетонов в Советском Союзе,
наряду со строительством новых цехов и заводов, яв-
ляется техническое перевооружение действующих
предприятий. Особое внимание при этом уделяется
широкому внедрению прогрессивной резательной тех-
нологи и, совершенствованию как самой технологии,
так и основного технологического оборудования: по-
мольного, дозировочного, смесительного и для отделки
изделий.
В этой связи в книге определенное внимание уделе-
но рассмотрению направлений повышения прочности и
снижения средней плотности ячеистого бетона, анали-
зу опыта ведущих зарубежных фирм и стран в этом
направлении, а также использованию вторичных про-
дуктов и отходов промышленности.
Намечается также дальнейшее расширение произ-
водства и применения силикатных материалов плот-
ной структуры: силикатного кирпича, пустотелых
камней и плотного силикатного бетона.
Силикатный полнотелый кирпич по общей стоимо-
сти 1 м2 стены конкурирует с глиняным кирпичом и
керамзитобетонными панелями, а стены из пустоте-
лых силикатных камней значительно дешевле их.
Исследованиями ЦНИИСК установлено, что несу-
щая способность стен из пустотелых силикатных кам-
19
ней не отличается от аналогичных показателей стен из
полнотелого кирпича. Это позволяет использовать их с
высокой эффективностью для возведения не только на-
ружных, но и внутренних несущих стен. При этом оп-
тимальным вариантом является сочетание их с наруж-
ними стенами из ячеистобетонных блоков.
Особенно перспективным является сочетание ог-
раждающих конструкций зданий из ячеистого сили-
катного бетона с несущими конструкциями из плот-
ного силикатного бетона, Технология и производство
которого впервые разработаны и внедрены в Советском
Союзе. В настоящее время производство изделий из
плотного силикатного бетона организовано в ГДР,
ФРГ, Италии. В результате совместных работ СССР и
ГДР созданы и внедрены в производство автоматизи-
рованные линии по изготовлению панелей внутрен-
них стен размером на комнату и предварительно на-
пряженных панелей перекрытия длиной 6 м.
Основными достоинс-хзами плотного силикатного
бетона является отсутствие в его составе цемента и
крупного заполнителя. Последнее особенно важно, так
как во многих районах страны применяется привозной
щебень, что не только перегружает железнодорожный
транспорт, но и приводит к значительному удорожа-
нию заполнителя. Например, в Москве и области сто-
имость привозного крупного заполнителя в 1,8 и 3,6
раза выше, чем крупного и мелкого местного песка, а
для Горьковской области эти показатели выше в сред-
нем в 1,5 раза.
Перспективной разновидностью плотного силикат-
ного бетона является разработанный в Советском Сою-
зе во ВНИИстроме экструзионный асбестосиликат.
Экструзионный метод формования позволяет органи-
зовать производство изделий по конвейерной техноло-
гии с высокой степенью механизации и автоматизации
основных технологических переделов.
Полное или частичное исключение из производ-
ства цемента, неограниченная сырьевая база, возмож-
ность использования в качестве сырья практически
всех твердых промышленных отходов и вторичных
продуктов, гибкость технологии с возможностью ее бы-
строй переналадки на выпуск изделий и конструкций
любой формы, типоразмеров и плотности (от теплоизо-
ляционных до конструкционных) при высоком уровне
механизации и автоматизации как отдельных, техно-
20
логических переделов, так и всего производства, а так-
же значительные резервы повышения качества про-
дукции и эффективности производства обусловливают
перспективность развития производства силикатных
материалов.
2. ТЕХНОЛОГИЯ, ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ СИЛИКАТНОГО
КИРПИЧА И ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ
Омоноличивание, твердение силикатных компози-
ций в гидротермальных условиях связано с синтезом
цементующих новообразований, которые обеспечивают
’’склеивание” непрореагировавших частиц кремнеземи-
стого компонента и заполнение его межзерновой пусто-
тности.
Синтез, а не твердение готового вяжущего — основ-
ное и существенное отличие технологии силикатных
материалов от технологии цементных материалов [3].
Процессы силикатообразования существенно зави-
сят от технологических характеристик применяемых
сырьевых материалов, которые обусловлены не только
и не столько химико-минералогическим составом сырь-
евых материалов, сколько используемыми в техноло-
гии методами переработки сырья. Последние определя-
ют реакционную способность компонентов и условия
протекания процессов силикатообразования, удельные
энергозатраты на единицу прочности синтезируемого
силикатного камня, качественные характеристики по-
следнего и соответственно строительно-эксплуатацион-
ные показатели силикатных материалов.
В связи с этим мы посчитали необходимым осве-
тить основные положения процессов гидротермального
омоноличивания силикатных композиций, а также
физико-химические процессы,лежащие в основе от-
дельных технологических переделов.
21
2.1 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО
ОМОНОЛИЧИВАНИЯ СИЛИКАТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ,
СТРУКТУРА СИЛИКАТНГО КАМНЯ И КРИТЕРИИ ЕЕ ОЦЕНКИ
Возникновение и кристаллизация цементирующих
новообразований, приводящих к твердению исходной
сырьевой смеси, протекают через раствор, что обуслов-
ливает необходимость применения гидротермальной
обработки.
Для случая кристаллизации из жидкой фазы акад.
А.Н.Колмогоровым, на основе методов теории вероят-
ности, предложена эмпирическая зависимость, которая
с достаточной степенью точности может быть приложе-
на к системе типа СаО — SiO2 —Н2О для определения
объема новообразований, возникающих в теле сили-
катного бетона за определенный период гидротермаль-
ного твердения:
— П-гге’т4
3
VT = Vo (I - е ), (1)
где V - объем, закристаллизовавшийся за время ц см3; Vo - перво-
начальный объем, см3; п - вероятность образования центров кристал-
лизации зародышей новой фазы в 1 см3 объема за время 1 с, см3-с"’.
Из формулы (1) следует, что концентрация воз-
никших новообразований за определенный период вре-
мени определяется: вероятностью возникновения за-
родышей новой фазы и линейной скоростью роста кри-
сталлов.
Вероятность возникновения зародышей новой фазы
определяется концентрацией анионов и катионов реа-
гирующих веществ в единице объема, температурой
реакции, термодинамическими характеристиками воз-
никающего зародыша новой фазы и растворимостью
зародыша критических размеров.
При этом процесс зародышеобразования значитель-
но облегчается при наличии границ раздела фаз, так
как уменьшается разность мажфазовой энергии. В
этом случае потенциальный энергетический барьер, ко-
торый необходимо преодолеть, значительно уменьшит-
ся и тем значительней, чем больше таких границ и
чем ближе они по своим кристаллографическим пара-
метрам к материалу возникающей новой фазы. Этим
22
объясняется интенсификация процессов твердения си-
ликатных материалов при введении кристаллических
затравок.
Поскольку процессы зародышеобразования и роста
кристаллов при заданной температуре определяются
пересыщением системы и концентрацией ионов реаги-
рующих веществ, представляется целесообразным рас-
смотреть растворимость компонентов системы СаО —
- Si02 -Н2О с целью выявления лимитирующей стадии
и определения основных направлений ускорения ука-
занных выше процессов.
Исследования по определению растворимости
Са(ОН)2 в зависимости от температуры и размера кри-
сталлов позволили установить, что с увеличением
температуры растворимость Са(ОН)2 снижается с 1,3
г/л при t = 0°С до 0,037 г/л при 250°С. Влияние дис-
персности кристаллов сказывается в значительно мень-
шей мере — с уменьшением размера кристаллов до 10-
1 мкм растворимость их по сравнению с бесконечно
большими кристаллами возрастает всего лишь на 0,3-
3,2%. Что же касается растворимости песка, то она
ничтожно мала — 0,006 г/л при t = 25°С и возрастает
до 0,43 г/л при t = 200°С. Повышение дисперсности,
достигаемое при помоле, также увеличивает раствори-
мость песка. В частности, увеличение дисперсности
(удельной поверхности) песка до 300 м2/кг приводит к
повышению растворимости при t — 25°С до 0,04 г/л и
до 0,7 г/л при t = 174,5°С. Существенно влияет на рас-
творимость песка pH среды. Увеличение последней от
7 до 10,5 и выше приводит к повышению растворимо-
сти песка при t = 25°С на порядок, а при t = 250°С в
5-7 раз. При высоком содержании щелочей - до 10%
Na2O, растворимость SiO2 возрастает до 20 раз. Низкая
растворимость песка в нормальных условиях исключа-
ет его взаимодействие с известью в технически прием-
лемые сроки.
В этой связи лимитирующей стадией процессов за-
родышеобразования и роста кристаллов новой фазы
является растворимость кремнеземистого компонента,
определяющая интенсивность процессов структурообра-
зования и динамику роста прочности силикатного
камня.
Для интенсификации процессов структурообразова-
ния, с целью получения высокопрочного силикатного
камня в технически приемлемые сроки, технология
23
силикатных материалов в качестве основных техноло-
гических переделов включает помол песка и гидротер-
мальное твердение при повышенной температуре паро-
воздушной среды в специальных сосудах-автоклавах.
Под структурой силикатного камня понимается со-
вокупность особенностей строения твердой фазы сили-
катных материалов, обусловленная размерами, фор-
мой, пространственным расположением и взаимодейст-
вием отдельных твердых составляющих.
Структура силикатного камня является важней-
шим диагностическим и классификационным призна-
ком, определяющим наряду со структурой порового
пространства физико-механические свойства и эксплу-
атационные показатели силикатных материалов.
Качество структурного силикатного камня тесно
связано с технологическими параметрами производст-
ва, обусловливающими механизм и кинетику гидро-
термальных реакций формирования структуры цемент
тирующих новообразований.
Для оценки качества структуры силикатного кам-
ня бетона нами предложен показатель степени омоно-
личивания структуры — по, который связан с техноло-
гическими параметрами и принятыми структурными
характеристиками следующей зависимостью:
С -А..'
п0 = к----1— L 100% (2)
nc/s
где К - коэффициент, характеризующий гомогенность сырьевой
шихты, принимается равным: для совместного помола - 1,2; для раз-
дельного - 1;
Сн - концентрация цементирующих новообразований, характери-
зующая полноту реакций образования гидросиликатов кальция;
C/S (CaO/SiOg) - основность синтезируемых новообразований;
А
I
- показатель, учитывающий влияние содержания актив-
ной СаО в составе сырьевой шихты (А) на величину коэффициента
раздвижки зерен, происходящей в результате разрыхления структу-
ры при гидратации извести;
П - пустотиость песка в долях единицы, определяемая по
формуле:
24
П 1 ^Н.п/ ^З.П.’ (3)
где /’н.п. - насыпная плотность песка во влажном состоянии в за-
висимости от принятой технологии изготовления ячеистого бетона
(литьевой или вибрационной) в насыпном или вибрированием состоя-
нии, кг/м^;
/’з.п. - истинная плотность зерен песка, равная 2,65 г/см .
Между показателем по й прочностью на сжатие силикатного
камня с послеавтоклавной влажностью, приведенной к
/)о= 1000 кг/м^ (КОсж), установлена следующая зависимость:
Я°сж=аЛ.в^ -°’5)’ (4)
где оС - коэффициент, характеризующий плотность цементирую-'
щего вещества и его когезию и принимается равным при литьевой
технологии - 0,9, при вибрационной - 1;
Кц в - активность (прочность) цементирующего вещества с после-
автоклавной влажностью, МПа.
В зависимости от фазового и морфологического со-
става синтезируемых новообразований величина Кц в
имеет значения: при использовании известково-песча-
ного вяжущего 40-60 МПа, для смешанного вяжуще-
го, содержащего 10% портландцемента, 35-50 МПа.
Валовое содержание цементирующего вещества по
отношению к объему непрореагировавшего песка мо-
жет быть принято за характеристику вида цементации
силикатного камня. В связи с чем, аналогично класси-
фикации типов структур обломочных осадочных по-
род, для которых характерно наличие кристаллическо-
го материала и связующего ’’цемента”, структура сили-
катного камня может быть представлена и охарактери-
зована одним из трех видов цементации - контактной,
поровой и базальтной.
Для характеристики вида цементации нами пред-
ложен показатель цементации - пц, который равен от-
ношению объема цементирующего вещества (Уц в),
пронизанного сетью капиллярных пор (VK п ), к объему
непрореагировавшего кремнеземистого компонента
(VK.K):
V + V
„ = _ А* _АП__. (5)
25
Величина пц определяется по следующей формуле:
п =________________,Р_Т±_____________- 1 (6)
(1-Пк)(8Ю2общ - SiO2cJ.pKK ’
где /^г.ф. - истинная плотность силикатного камня, г/см3;
Пц - объем капиллярных пор в долях единицы;
Si02o6nJ и SiO2cB - соответственно содержание обще-
го и связанного в гйдросиликаты кальция кремнезема,
определяемого по данным химического анализа;
Рк.к. - истинная плотность кремнеземистого компо-
нента для песка, равная 2,65 г/см3.
Для перечисленных видов цементации пц имеет
следующие значения: контактный - пц « 0,6; поро-
вый — 0,6 Пц « 1,5; базальтный - пц > 1,5.
Вид цементации оказывает решающее влияние на
трещиностойкость силикатного камня. Между коэффи-
циентом трещиностойкости (К тр) и показателем вида
цементации (пц) установлена следующая зависимость:
Ктр = 1,28 Пц*0’46. (7)
На основе приведенной зависимости представляется
возможным определить значения показателя цемента-
ции - пц, при которых обеспечивается получение мате-
риалов и изделий с гарантированной трещиностойко-
стью.
Прочностные и деформативные показатели сили-
катных материалов, а также их стойкость к воздейст-
вию внешних агрессивных факторов - воды, мороза,
углекислого газа, воздуха и высоких температур, во
многом зависит от фазового и морфологического соста-
ва синтезируемых в гидротермальных условиях цемен-
тирующих новообразований.
Из более чем 20 синтезированных в настоящее вре-
мя гидросиликатов кальция наиболее важное практи-
ческое значение имеют гидрат dl-C2S, CSH(I), CSH(II)
тоберморит 1,13 нм и в силикатных материалах специ-
ального назначения ксонотлит (табл.З).
Вместе с этим надо помнить, что большинство из
указанных фаз являются промежуточными, а получе-
ние в промышленных условиях силикатных строи-
тельных материалов с мономинеральной структурой
26
Таблица 3. Обозначение, состав и свойства основных индивидуальных
гидросиликатов кальция
• Условное обозначение Состав Предел прочности агрега- тов, МПа
По Боггу. | по Тейлору при сжатии | при изгибе
CSH(B) CSH (I) C1-1^SH 50-70 10-20
C2SH2 CSH (II) С. SH„ >1,5 п 12-22 4-6
Тоберморит Тоберморит 1,13 нм C5S6H5_2 15-25 3-5
C6S6H Ксонотлит C6S6H 60-80 7-11
C^SH (А) Гидрат 8-20 5-8
а-С2 S
(a-C2SH)
цементирующего вещества практически невозможно. В
реальных силикатных системах мы сталкиваемся с по-
лиминеральным фазовым составом цементующих ново-
образований. В связи с этим заключение о рациональ-
ной структуре, как правило, содержит рекомендации
по качественному и количественному соотношению
гидросиликатных фаз. С учетом приведенных в табл.4
Таблица 4. Физико-технические свойства и стойкость
в агрессивных средах некоторых из основных гидросиликатов кальция
Свойства гидроси- ликатов кальция Название и состав
a-C2 S Н ксонотлит [C6S6H] CSH (I) тоберморит 11,3 нм [C5S6H5]
Плотность, г/см3 2,8 2,51-2,79 2,53 2,44 Форма Призматичес- Моноклин- Волокна Пластинча- кристаллов кие листом- ная приз- (при тая, ортого- ки, плохо магическая, C/S < 1) нальная срастающиеся тонкоиголь- ДРУГ с другом чатая Плотность 1-0,87 1-1,04 1,13-1,19 1,06-1,13 агрегатов мо- нокристаллов, - г/см3 Склонность низкая (++) средняя (+) высокая (—) средняя (+) к усадке Стойкость: в воде удовлетвори- хорошая хорошая хорошая тельная (-) (+) (+) (+)
27
Продолжение табл. 4
Свойства гидроси- ликатов кальция Название и состав
a-CjSH ксонотлит [c6s6H] CSH (Г) тоберморит 11,3 нм [CsS6H5]
в органи- низкая (—) высокая низкая (—) высокая ческих рас- (+++) (+++) творителях длительная хорошая хорошая ' очень очень в среде (++) (++) плохая хорошая углекислого ( ) (+++) газа Карбонизацион- ное изменение прочности: при сжатии увеличивает- возрастает снижается возрастает ся в 4,5 раза в 2,7 раза в 1,5-2 раза в 1,4 раза при изгибе возрастает снижается снижается снижается в 1,5 раза до 1,5 раза в 1,5-2 раза до 1,3 раза Стойкость теряет проч- высокая устойчив устойчив при нагреве ность при стойкость до 500°С до 650°С 450—550°С до 1000°С Общая оценка в соединении предпочтите- в соедине- благоприят- и рекоменда- с гидросили-. лен в конст- нии с то- ное новооб- ции по рацио- катом рукциях рабо- бермори- разование, в нальному фа- CSH (Г) об- тающих на том обра- сочетании с зовому соста- разует опти- изгиб. Может зует рацио- CSH (I) при в у мальную быть рекомен- нальную соотнсЛпе- структуру дован в каче- структуру нии по объ- стве основной ему = 1:1,5 фазы при полу- и 1:2 образу- чении высоко- ет оптималь- температур- ную структу- ных (жаро- ру цементи- стойких) си- рующего ве- ликатных бе- щества тонов и изде- лий
данных о свойствах гидросиликатов кальция можно
установить рациональное соотношение фаз, обеспечи-
вающее получение силикатного камня высокой проч-
ности и эксплуатационной стойкости.
Например, прочность на сжатие и растяжение мо-
номинеральных агрегатов тоберморита в связи с высо-
кой его закристаллизованностью и особенностью морфо-
логии ниже прочности мономинеральных агрегатов
CSH(I). Вместе с тем волокнистые и игольчатые гидро-
силикаты CSH(I) очень чувствительны к изменению
влажности окружающей среды, что проявляется в об-
28
ратимом поглощении ими межслоевой воды, а также
подвержены агрессивному воздействию углекислого га-
за. Именно этим объясняется пониженная воздухостой-
кость и значительные деформации усадки (влажност-
ной и карбонизационной) силикатных материалов, це-
ментирующее вещество которых представлено гидроси-
ликатами CSH(I). Тоберморит, в свою очередь, лишен
этих недостатков и к тому же обладает высокой карбо-
низационной стойкостью. В связи с этим, цементирую-
щее вещество, представленное на 60-80% своего объема
гидросиликатами CSH(I) основностью C/S = 0,8-1 и на
30-40% тоберморитом, позволяет получить силикат-
ный камень и соответственно материалы с высокими
показателями физико-механических свойств и эксплу-
атационной стойкости даже в средах с повышенной
влажностью (Р/Ро > 75%) и длительной стойкостью к
углекислой агрессии. Указанный состав является опти-
мальным для силикатных ячеистых бетонов.
Высокоосновные гидросиликаты CZ-C2SH, синтезиру-
емые главным образом при пониженных температурах
и давлениях автоклавной обработки, ввиду своей не-
высокой прочности (см. табл. 3) не позволяют полу-
чить достаточно прочный силикатный камень. В то же
время силикатные материалы, цементирующее вещест-
во которых представлено на 70-80% низкоосновными
гидросиликатами CSH(I) и на 20-30% гидросиликата-
ми oC-C2SH, имеют удовлетворительные прочностные
показатели и карбонизационную стойкость. Связано
последнее с упрочнением оС-СгЗН в процессе карбониза-
ции, частично или полностью компенсирующим сни-
жение прочности CSH(I) при их разложении углекис-
лым газом воздуха.
Таким образом, для получения силикатного камня
с высокими физико-механическими показателями и
эксплуатационной стойкостью необходимо обеспечить
синтез цементирующих новообразований, представлен-
ных в основной своей массе (на 60-70%) низкооснов-
ными гидросиликатами кальция типа CSH(I) и тобер-
моритом 11,3 нм.
1 Перспективным направлением может явиться при-
менение силикатных автоклавных материалов в каче-
стве жаростойких конструкционных и теплоизоляци-
онных материалов. В этой связи представляет интерес
вопрос термостабильности гидросиликатов кальция.
Тоберморит 1,13 нм при 300°С превращается в моди-
29
фикацию 1 нм, а при температуре 650°С переходит в
волластонит с разрушением кристаллической решетки.
Ксонотлит стабилен до t =700°С, выше которой на-
чинается его превращение в волластонит. Однако пере-
ход ксонотлита в волластонит практически не сопро-
вождается сжатием кристаллической решетки. Поэто-
му материалы, в которых связующим являются гидро-
силикаты ксонотлита, могут применяться при темпе-
ратурах до 1000°С, определяемой устойчивостью волла-
стонита.
2.2 СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К НИМ ТРЕБОВАНИЯ
Основными видами сырья для производства сили-
катных материалов являются песок, известь и вода.
Основным компонентом силикатного кирпича, на
долю которого приходится до 90% по массе, является
песок. Этим объясняется, что заводы силикатного кир-
пича, как правило, располагаются вблизи песчаных
карьеров, которые являются частью предприятий.
Требования к пескам для производства силикатного
кирпича регламентируются ОСТ 21-1-80 ’’Песок для
производства силикатного кирпича и изделий из авто-
клавных бетонов”. По стандарту содержание кварца в
песке должно быть не менее 50%, щелочей в пересчете
на Na2O -- не более 3,6%, пылевидных, илистых и
глинистых частиц не более 20%. Содержание серни-
стых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 —
не более 2%, слюды — 0,5%.
По данным [4], более 50% заводов силикатного
кирпича располагают собственными известково-обжи-
гательными цехами, что позволяет получать известь,
удовлетворяющую требованиям ГОСТ 9179-77. В про-
изводстве силикатного кирпича используют, как пра-
вило, кальциевую известь с содержанием не более 5%
оксида магния (МдО).
Качество кирпича во многом зависит от полноты
гидратации (гашениия) извести. Гашение извести в от-
прессованных заготовках при автоклавной обработке
приводит к их разрушению. Этим главным образом и
обусловлены требования по использованию кальциевой
извести, так как магнезиальная, обжигаемая обычным
способом, из-за длительных сроков гашения приводит
30
F
к частичному снижению марочности кирпича или его
полному разрушению. Вместе с этим магнезиальная
или доломитовая известь, полученная путем скоро-
стного обжига карбонатных пород при 900-950°С в те-
чение 9 мин в печах кипящего слоя, как показано
Х.С.Воробьевым, может быть применена для изготов-
ления силикатного кирпича.
Перспективным является использование известко-
во-белитового вяжущего. Его относят к вяжущим низ-
котемпературного обжига (t = 1000-1200°С) и получают
из мергелизованных и запесоченных известняков или
искусственных известково-кремнеземистых смесей. Эти
вяжущие содержат наряду с оксидом кальция двух-
кальциевый силикат, что придает ему повышенную
активность в условиях автоклавной обработки. Это
обусловливает их высокую перспективность при изго-
товлении силикатных материалов плотной и ячеистой
структуры — силикатного кирпича, плотного и яче-
истого бетона.
К сырьевым материалам, применяемым в произ-
водстве силикатных ячеистых бетонов, предъявляется
ряд дополнительных требований, обусловленных осо-
бенностями технологии.
Учитывая, что не все эти требования нашли отра-
жение в СН 277-80 (раздел 2 — Материалы для изго-
товления изделий), мы посчитали необходимым рас-
смотреть в этом разделе некоторые вопросы, касающи-
еся качества сырьевых материалов.
Воздушная известь (известь - кипелка, негашеная
известь) кальциевая является одним из основных ком-
понентов, от качества которого зависят реологические
характеристики ячеистобетонной смеси, качество фор-
мируемой ячеистой пористости, кинетика созревания,
разогрева и максимальная температура ячеистобетон-
ного сырца.
Качество и объем синтезируемых при гидротер-
мальной обработке цементирующих новообразований,
определяющих строительно-эксплуатационные показа-
тели изделий в определенной степени зависят от
качества применяемой извести — содержания актив-
ной СаО.
Для производства силикатных ячеистых бетонов
применяется известь с содержанием МдО не более 3%,
так как при большем содержании увеличивается
вероятность образования ’’пережога” при обжиге из-
вестняка.
31
Содержание ’’пережога” СН 277-80 ограничивает ве-
личиной не более 2%. Связано это с тем, что гидрата-
ция пережженной извести, сопровождающаяся увели-
чением объема, происходит в процессе автоклавной об-
работки и вызывает разрушение структуры межпоро-
вых перегородок. Результатом этого является сниже-
ние прочности и морозостойкости изделий.
Согласно СН 277-80, содержание в извести актив-
ных СаО+МдО. должно быть не менее 70%. Вместе с
этим многочисленные исследования, выполненные в
нашей стране и за рубежом, показывают, что содержа-
ние СаО+МдО в извести должно быть не менее 80%. В
стандарте ЧССР CSN 72 2230 ’’Известь для произ-
водства ячеистого бетона” и дополнении к нему
(а-Ю/1977) предусмотрено содержание активных
СаО+МдО не менее 94%.
Во многих стандартах зарубежных стран к извести
предъявляются определенные требования по скорости
подъема температуры до заданной величины — актив-
ности, а в некоторых европейских стандартах вообще
ограничиваются лишь этим показателем активности, не
регламентируя содержания СаО [1].
В частности, указанный выше стандарт ЧССР так
лимитирует скорость роста температуры: за 2 мин тем-
пература должна повыситься с 25 до 55°С, а за 6-15
мин — до 60-80°С. При этом отклонение активности
отдельных партий извести допускается лишь в не-
сколько минут.
Следует также отметить, что в большинстве евро-
пейских стран регламентируется выход известкового
теста, который должен составлять 1,8-2,2 л/кг. В то
же время авторы [1] отмечают, что хорошая известь
должна иметь выход теста более 2,2 л/кг.
С учетом предстоящего в ближайшие годы резкого
увеличения в Советском Союзе производства силикат-
ных ячеистых материалов с использованием прогрес-
сивной резательной технологии, по-видимому, целесо-
образно разработать и ввести в действие стандарт на
известь для производства ячеистых бетонов, в котором
помимо требований к качеству извести, регламентиру-
емых ГОСТ 9179-77, предусмотреть требования по ско-
рости подъема температуры, выходу известкового теста
и ввести жесткие ограничения по величине минималь-
ной активности извести — содержание активных
СаО+МдО не менее 75%.
32
При этом производство извести, по-видимому, це-
лесообразно сосредоточить непосредственно при заво-
дах, выпускающих силикатные ячеистые бетоны.
Кремнеземистый компонент наряду с известью яв-
ляется основным сырьевым материалом, на долю кото-
рого приходится более 60% по массе и до 75% по объе-
му твердой фазы. Более того, от химической активно-
сти кремнеземистого компонента, определяемой его
дисперсностью и генезисом, зависят интенсивность
процессов структурообразования, фазовый и морфоло-
гический состав синтезируемых в процессе автоклав-
ной обработки цементирующих новообразований и ка-
чество структуры силикатного камня.
Основным видом кремнеземистого сырья является
кварцевый песок, который должен удовлетворять тре-
бованиям ГОСТ 8736-77.
В соответствии с этим стандартом и требованиями
СН 277-80 содержание в песке кварца не должно быть
менее 85%, хотя многие авторы для силикатных яче-
истых бетонов указывают цифру не менее 70% по мас-
се. Содержание глинистых примесей в виде монтмо-
риллонита не должно превышать 1%, так как его при-
сутствие очень часто является причиной появления в
изделиях трещин.
Присутствие органических примесей допускается в
таком количестве, при котором колориметрическая
проба не будет темнее эталона.
Содержание слюды не более 0,5%, а сернистых или
сернокислых соединений в пересчете на SO3 не дожно
превышать 2%.
К кремнеземистому сырью предъявляют дополни-
тельные требования по дисперсности — степени из-
мельчения, которая оценивается по показателю удель-
ной поверхности (8уд) в см2/г или м2/кг. Что же каса-
ется требований к дисперсности молотого песка, то по
этому вопросу мнения очень противоречивы. Поэтому
мы посчитали целесообразным осветить этот вопрос
более подробно в разделе ’’Подготовка сырьевых мате-
риалов”.
В связи с многообразием минерального состава пес-
ков различных месторождений, являющихся потенци-
альным сырьем для производства силикатного кирпи-
ча и ячеистых бетонов, в соответствии с ОСТ 21-1-80
окончательное заключение о пригодности песка долж-
но быть сделано после лабораторных испытаний.
407—2
33
Требования, предъявляемые к золе, используемой в
качестве кремнеземистого сырья, прежде всего касают-
ся содержания в ней СаО, стекловидных и оплавлен-
ных частиц. По содержанию СаО зола делится на ос-
новную - СаО более 30% по массе, и кислую. Кислая
зола-унос ТЭС с электрофильтров от сжигания углей
должна содержать не менее 50% стекловидных и оп-
лавленных частиц; потери при прокаливании не долж-
ны превышать 3% для золы бурых углей и 5% для ка-
менных углей. Зола должна выдерживать испытание
на равномерность изменения объема. Удельная поверх-
ность золы бурых углей должна быть не менее 400 и
500 м2/кг - для каменноугольных (СН 277-80). Однако,
несмотря на высокую дисперсность, с целью уменьше-
ния внутренней пористости, а главное усреднению (го-
могенизации), золы подвергаются дополнительному
помолу. Прежде всего это касается зол гидроудаления.
Зола по сравнению с песком является химически более
активной, что прежде всего обусловлено высоким со-
держанием стеклофазы. В частности, кислые золы с
содержанием не менее 40% стеклофазы являются более
активными.
Что же касается основных зол, то к ним прежде
всего относится зола от сжигания основных сланцев.
Основные требования к этим золам связаны с содержа-
нием ’’пережога” и равномерностью изменения объема.
Однако, несмотря на такие положительные качества
как низкие энергозатраты на помол и повышенная хи-
мическая активность, кислые золы, главным образом
из-за неоднородности свойств, даже в пределах одной
ТЭС, не нашли еще в Советском Союзе должного при-
менения.
Заслуживает внимания тот факт, что в ЧССР на
отработанную золу-унос, используемую в производстве
ячеистого бетона, существует государственный стан-
дарт — ON722067 ”3ола-унос теплоэлектростанций для
производства ячеистого бетона”. Согласно этому стан-
дарту зола должна содержать более 45% SiO2, менее
35% А12О3 и не более 18% Fe2O3. Содержание MgO ог-
раничено 2%, а сульфатов менее 0,2% в пересчете
на SO3. Потери при прокаливании не должны превы-
шать 7%
В этой связи, нам представляется, что одним из ор-
ганизационных мероприятий, которое должно положи-
тельно сказаться на расширении применения зол-уноса
34
ТЭС в производстве ячеистых бетонов в СССР, явится
разработка и введение государственного стандарта на
золу-унос для производства ячеистых бетонов. Послед-
ний необходимо увязать5 с особенностями отечественной
технологии ячеистого бетона, прежде всего резатель-
ной, типовых систем сжигания каменного угля, при-
меняемых на электростанциях Советского Союза, а
также учесть при его разработке рекомендации, полу-
ченные в результате исследований, проведенных в по-
следние годы в нашей стране и за рубежом.
В этом плане представляют интерес исследования
предприятия СЕВЕТ (ПНР). Отмечается [1], что одна
из основных причин значительного колебания свойств
золы-уноса связана с условиями подготовки и сжига-
ния угля. Установлено, что требуемое качество золы
достигается при следующих параметрах подготовки и
сжигания угля.
Помол угля до дисперсности, соответствующей
остатку на сите 0,09 мм......................... 22-35%
Скорость подачи первичного воздуха в котел......25-30 м/с
Скорость вторичного воздуха,.................. 35-45 м/с
Средний коэффициент избытка воздуха
в камере сжигания..............................1,2-1,35
Разница между средними температурами центра
пламени и температурой верхней части котла
перед предварительным подогревом................. 200 °C
.Температура сжигания угля.................. 1200-1300 °C
(при использовании новейших кот-
лов) либо 1300-1400 °C (в зависи-
мости от расположения горелок)
Подача порошкообразного угля должна быть равно-
мерной во все горелки. Отмечается также [1], что при-
меняемый на большинстве электростанций порошкооб-
разный уголь грубого помола ухудшает условия его
сжигания и соответственно качество золы-уноса с точ-
ки зрения требований к ней применительно к произ-
водству ячеистых бетонов. Это также отрицательно
сказывается на экономических показателях работы
электростанций.
В качестве требований к золе-уноса ТЭС, которые
не нашли отражение в СП 277-80, но регламентируют-
ся стандартами ряда зарубежных стран и фирм, следу-
ет выделить следующие: водопоглощение зол-уноса
должно составлять 35-42%; влагоемкость не более
50%; золы перед употреблением обязательно должны
подвергаться усреднению (гомогенизации).
35
Естественно, что предлагаемые организационные
мероприятия никоим образом не должны отрицательно
сказываться на основном производстве — получении
электроэнергии. В этой связи следует отметить, что
удовлетворение перечисленных требований к золе, а
также по содержанию в ней несгоревшего топлива (по-
тери при прокаливании не более 3-5% по СН 277-80),
прежде всего связано с повышением эффективности
работы систем сжигания угля и его подготовки --
помола.
Что же касается требований к цементу, то мнения
о его рациональном химико-минералогическом составе
часто диаметрально противоположны. Связано это, во-
первых, с тем, что очень часто требования по срокам
схватывания, определяемых содержанием в цементе
минеральных добавок и трехкальциевого алюмината,
пытаются перенести с газобетона (ячеистый бетон на
цементном вяжущем) на силикатный ячеистый бетон,
содержание цемента в котором целесообразно ограни-
чить 10-12%. Более того, если для производства газо-
бетона с точки зрения управления процессом вспучива-
ния и схватывания ячеистобетонной смеси предпочти-
тельно использование бездобавочного портландцемен-
та, то для производства силикатных ячеистых бетонов,
содержащих до 10% цемента, напротив, более пред-
почтительным является использование шлакопортлан-
дцемента.Обобщенными показателями качества цемен-
та в ряде зарубежных стран и фирм являются: содер-
жание общей щелочности, которая характеризует долю
активной СаО в цементе; значение суточной прочно-
сти, которая должна составлять 13-15 МПа; сроки на-
чала схватывания при t=40 °C и кинетика тепловыде-
ления при температуре среды гидратации в дифферен-
циальном калориметре t=40 °C. При использовании
золы-уноса совместно со смешанным вяжущим повы-
шенное содержание сульфат-ионов, из-за высокого со-
держания сульфатов в золе или за счет применения до-
бавки гипса, может вызвать при автоклавной обработ-
ке образование деформационных трещин. В этой связи
вид применяемого цемента, особенно содержания в нем
трехкальциевого алюмината, в случае использования в
качестве кремнеземистого сырья золы-уноса ТЭС, тре-
бует лабораторного и производственного уточнения.
В качестве газообразователя при изготовлении яче-
истых силикатных бетонов в нашей стране прнменяют-
36
ся пигментные пудры марок ПАП-1 и ПАП-2 (ГОСТ
5494-71).
Наиболее важным свойством алюминиевой пудры
является ее газообразующая способность, которая ха-
рактеризуется продолжительностью реакции (Т), коэф-
фицентом использования газообразователя (Ku), объе-
мом выделившегося при химической реакции газа
(V<g-) и интенсивность газовыделения W = dV /dt.
Вспучивание ячеистосиликатной смеси происходит в
результате выделения водорода, образующего при
взаимодействии алюминиевой пудры с гидроксидом
кальция по следующей химической реакции: 2А1 +
+ ЗСа(ОН)2+6Н2О-ЗСаО А12О3 6Н2О + 3H2t+ 1260
кДж/(гмоль).
В результате химической реакции 1 г алюминия
при t=25-30°C выделяет 1390 см3 водорода.
В соответствии с законом действующих масс коли-
чество водорода (КН2), выделяющегося в определен-
ный промежуток времени (г), может быть определено
по следующей формуле [12]:
КН2 = gA1- КА1(1-е^), (8)
где &А1 ~ коэффициент превращения алюминия в водород, равный
0,1125; КД1 - количество алюминия до начала реакции; п - химическая кон-
станта реакции.
Величина п определяется из формулы (8). Если п
имеет значение больше, чем 0,05, то такая алюминие-
вая пудра может использоваться без применения спе-
циальных средств для регулирования реакции газооб-
разования [14]. При значениях п<0,05 пудра характе-
ризуется замедленным газовыделением, что отрица-
тельно сказывается на качестве формируемой ячеистой
пористости. В этом случае, для увеличения интенсив-
ности газовыделения можно либо повысить температу-
ру смеси, например, за счет повышения температуры
воды затворения, либо повысить pH смеси, за счет вве-
дения щелочных добавок. В частности, по данным
Г.В.Акимова и В.В.Романова, заимствованным нами в
работе [12]; при pH = 13 скорость коррозии алюминия
и соответственно интенсивность газовыделения воз-
растают в 9 раз при повышении температуры с 20
до 80°С.
Газообразующая способность алюминиевой пудры
зависит также от ее гранулометрического состава. Ус-
тановлено [14], что качественная алюминиевая пудра
37
должна содержать не менее 99,5% частиц, проходя-
щих через сито 0042.
Поверхность частиц пудры покрыта оболочкой, со-
стоящей из нескольких слоев ориентированных моле-
кул жирных кислот, и продуктов их взаимодействия с
окисной поверхностью алюминия — стеаратов алюми-
ния. Это, наряду с пластинчатостью формы частиц,
обусловливает всплываемость пигментных пудр на по-
верхность водной или масляной пленки с образованием
чешуйчатого покрова, что является основным физиче-
ским свойством пигментных пудр и отрицательным
качеством применительно к производству ячеистых
материалов. Для удаления с поверхности частиц жиро-
вой пленки пудра подвергается прокаливанию в элект-
рических печах или обработке поверхностно-активны-
ми веществами (ПАВ). Для обеспечения смачиваемо-
сти, удаления жировой пленки в заводской практи-
ке используют обработку суспензии алюминиевой пуд-
ры ПАВ.
Установлено [12], что бинарная смесь двух поверх-
ностно-активных веществ ОП-7 и НП-3 обладает луч-
шей смачивающей и диспергирующей способностью.
Хорошие результаты получены и в случае исполь-
зования смеси хозяйственного мыла и ОП-7.
Эффективным приемом является получение на ос-
нове порошка алюминиевой пудры и ПАВ сухих сме-
сей и паст, использование которых значительно" упро-
щает процесс приготовления алюминиевой суспензии,
а главное, улучшает условия труда и его безопасность.
Не менее важно, что при этом достигается сниже-
ние средней плотности ячеистого бетона без ухудшения
его прочностных показателей.
Заслуживают внимания результаты исследования
11 различных видов газообразователей, выпускаемых в
7 европейских странах (в том числе алюминиевая пуд-
ра ПАП-2 СССР), которые в течение полугода проводи-
лись в производственных условиях завода ячеистых
материалов в г.Братиславе (ЧССР). Установлено, что
наилучшие результаты достигаются в случае использо-
вания алюминиевого газообразователя в виде паст. В
частности, наилучшие показатели получены при ис-
пользовании алюминиевого газообразователя AIBO 542
(в виде пасты) завода ZEVETA (Бойковице, ЧССР), ко-
торый характеризовался следующими качественными
показателями: содержание сухого вещества не менее
38
58%; летучих - не более 42%; активного металла - не
менее 55%; остаток на сите 0,063 мм - 3-12% (при
концентрации пасты - 60%); активность - не менее
90% газообразователя в среде насыщенного раствора
Са(ОН)2 при t=45°C должно прореагировать за 15 мин;
устойчивость водной суспензии - не менее 48 ч; полная
смачиваемость в воде без применения гидрофильных
добавок. Определение перечисленных показателей пре-
дусмотрено и выполняется в соответствии со стандар-
том CSN 420895 (ЧССР).
Использование в качестве газообразователя алюми-
ниевой пасты AIBO 542 позволило снизить среднюю
плотность ячеистого бетона с 550 до 525 кг/м3 без сни-
жения прочностных показателей.
В последние годы в технологии силикатных мате-
риалов в качестве сырья все более широкое примене-
ние находят гранулированные доменные шлаки, шла-
ки цветной металлургии, электротермофосфорного про-
изводства, отходы переработки алунитовых руд, нефе-
линовых и бокситовых шламов, полевошпатовые пес-
ки и различные вулканические породы. Положитель-
ные результаты получены также при использовании
новых видов вяжущих - шлакощелочного, вяжущего
низкой водопотребности (ВНВ), известково-белитового,
нефелиновый шлам, пыль-унос цементных печей и др.
2,3 . ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
В настоящее время в СССР на заводах силикатного
кирпича применяются две схемы приготовления сырь-
евых смесей: централизованная и смешанная [11].
Первая предусматривает централизованную подго-
товку силикатной смеси с раздачей ее по бункерам
прессов (рис.2).
Вторая включает централизованное приготовление
вяжущего или первичное дозирование и смешивание,
а приготовление силикатной смеси осуществляется ин-
дивидуально для каждого пресса (рис.З).
Отмечается [4,10], что централизованная схема
предпочтительна для заводов силикатного кирпича
большой мощности с тремя и более прессами. Для за-
водов, оборудованных двумя-тремя прессами целесооб-
разно использование смешанной схемы как, например,
это принято на заводах ФРГ.
39
Рис. 2. Схема производства силикатного кирпича с централизованной подготовкой силикатной смеси
СКЛАД КИРПИЧА
Что же касается требований к качеству сырьевых
материалов, то, по данным [4], в настоящее время бла-
годаря совершенствованию технологии и оборудования
представляется возможным снизить требования к изве-
сти и песку без ущерба для качества кирпича. В част-
ности, опыт многих предприятий СССР показывает
возможность стабильного производства силикатного
кирпича хорошего качества при использовании низко-
качественной извести - активностью 60-65%, либо пес-
ков с повышенным содержанием пылевидных, или-
стых и глинистых частиц, а также пониженным содер-
жанием SiO2 (ОСТ 21-1-80). Это позволяет расширить
сырьевую базу, однако исключает целесообразность
привязки к заводам силикатного кирпича, работаю-
щих на низкокачественном сырье, цехов по производ-
ству стеновых ячеистобетонных блоков даже при нали-
чии свободных производственных площадей или мощ-
ностей автоклавного хозяйства.
2.3.1. Проектирование состава силикатной смеси
При определении рационального состава силикат-
ной смеси прежде всего исходят из требования получе-
ния достаточно прочного сырца, а затем уже получе-
ния силикатного кирпича требуемой прочности и экс-
плуатационной стойкости. Состав силикатной смеси
должен подбираться с таким расчетом, чтобы получить
кирпич с требуемыми строительно-эксплуатационными
показателями при наименьших материальных и энер-
гетических затратах.
Механизация операций съема сырца с прессов и
укладки на запарочные вагонетки, а также переход на
выпуск пустотелого кирпича, предусматривает, чтобы
минимальная прочность сырца в зависимости от его
размера и пустотности составляла 0,3-0,4 МПа.
Отмечается [4], что при содержании в силикатной
смеси 30-35% тонкодисперсных фракций, вводимых с
вяжущим, глиной и частично с песком (частицы раз-
мером менее 90 мкм), прочность сырца может дости-
гать значений 0.6-0,8 МПа.
На отечественных заводах силикатного кирпича
широко применяются известково-кремнеземистые вя-
жущие совместного сухого помола.
Что же касается состава известково-кремнеземисто-
го вяжущего и силикатной смеси, то подбор их должен
осуществляется индивидуально для каждого завода с
42
учетом особенностей характеристик сырья, требуемых
строительно-эксплуатационных показателей силикат-
ного кирпича, принятых режимов формования и пара-
метров автоклавной обработки.
ВНПО ВНИИстром разработана и успешно приме-
няется следующая методика лабораторных и полупро-
мышленных испытаний по определению рационально-
го состава силикатных смесей. Лабораторные образцы,
получаемые прессованием силикатных смесей при
удельном давлении 20 МПа в специальных формах-ци-
линдрах диаметром и высотой 4,2 и 6,5 см, подвергают
испытанию с определением прочности при сжатии
сырцовых и автоклавированных образцов. Для уста-
новления рационального состава вяжущего изготавли-
вают образцы на извести и известково-кремнеземистом
вяжущем с соотношением И:П = 1:0,5; 1:0,75; 1:1 и
1:1,5. Содержание извести в смеси варьируется от 8 до
12%,а при использовании вяжущего содержание по-
следнего меняется от 15 до 25% в зависимости от его
состава.
После изготовления часть образцов испытывается
для определения сырцовой прочности, а другая часть
образцов подвергается запариванию при принятых на
заводе параметрах автоклавной обработки. По резуль-
татам этих испытаний строятся графики зависимости
прочности сырцовых и автоклавированных образцов от
содержания в силикатной смеси извести.
Состав вяжущего и его расход назначают исходя из
требований достижения необходимой прочности сырца
и кирпича при минимальном расходе извести и затрат
электроэнергии на подготовку (помол) вяжущего.
Принятые по результатам лабораторных исследова-
ний составы вяжущего и силикатной смеси проверяют-
ся в заводских условиях при выпуске опытно-про-
мышленной партии кирпича. При этом уточняются от-
дельные параметры производства и режимы работы
технологического оборудования
Следует отметить, что дополнительные затраты
электроэнергии на помол части песка, при использова-
нии известково-кремнеземистого вяжущего, компенси-
руются повышением качества кирпича в результате
улучшения работы автоматов-укладчиков и интенси-
фикацией в процессе автоклавной обработки процессов
структурообразования. Последнее, согласно формулам
(1)-(4), обеспечивает повышение прочности силикатно-
го камня и кирпича.
43
2.3.2. Приготовление силикатной смеси
и формование сырца
Как уже отмечалось, приготовление силикатной
смеси может осуществляться по централизованной или
смешанной схеме. При этом обе схемы работают в не-
прерывном режиме. В этой связи для дозирования
сырьевых материалов и силикатной смеси применяют-
ся весовые дозаторы непрерывного действия. Весовое
дозирование обеспечивает стабильность состава сырье-
вых композиций и возможность автоматизированного
управления работой дозаторов.
В качестве смесительного оборудования при изго-
товлении силикатного кирпича в настоящее время ис-
пользуются двухвальные смесители. Недостатком их
является низкая износостойкость лопаток, а также
плохая растираемость извести и глины, которые встре-
чаются в приготовленной смеси в виде комочков.
В значительной мере лишены этих недостатков
стержневые смесители конструкции ВНИИстрома. До-
стоинством их являются: снижение уровня шума; по-
вышенный срок службы футеровки и снижение износа
стержней, что позволяет эксплуатировать их в течение
года без замены, пониженный удельный расход элект-
роэнергии и повышенная надежность работы в сравне-
нии с лопастными смесителями.
Авторы [4,10] считают целесообразным применение
стержневых смесителей не только для вторичной обра-
ботки смеси, но и для первичного смешения компо-
нентов.
Характеристики выпускаемых стержневых смесите-
лей по данным [ 10] приводятся в табл.5.
Таблица 5. Технические характеристики стержневых смесителей
Показатели Марка смесителя
СК-01 | СК-19 СК-08 СК-58
Производительность, т/ч 15-17 30-35 70-80 100-120
Диаметр барабана, мм Длина ” мм 900 900 1200 1500
1800 2500 3000 .3200
Объем ” м3 1,145 1,6 3,4 5,65
Частота вращения бара- бана, мин"1 20 25 20-22 20
Диаметр стержней, мм 40-60 50-60 70-80 70-80
Количество стержней, шт. 36 40 47 73
Масса стержней, кг 1200 2000 4500 5000
Коэффициент стержневой загрузки 0,18 0,2 0,22 0,2-0,25
44
Продолжение табл. 5
Марка смесителя
Показатели Г 1 ’ г
СК-01 СК-19 СК-08 СК-58
Установленная мощность, кВт 22' 30 45 55
Удельная производитель- ность, т/ (м^ -ч) 14,85 21,875 23,5 21,25
Удельная энергоемкость, кВтч/т 1,3 1,17 1,78 2,18
Удельная металлоем- кость, т на 1 т/ч Габариты, мм: 217 130 156 120
. длина 4000 4710 5347 6000
ширина 1700 1700 2300 2200
высота 1350 1350 1700 2100
Общая масса, кг 3685 4560 12500 14350
Гашение извести и усреднение (гомогенизация) си-
ликатной смеси осуществляются в специальных сило-
сах-реакторах.
Силосы являются также своего рода промежуточ-
ной емкостью для хранения и бесперебойного снабже-
ния прессов силикатной смесью. Наиболее эффективны
силосы непрерывного действия, применение которых
позволяет практически исключить налипание на стен-
ках’ и зависание силикатной смеси, а также умень-
шить расход электроэнергии.
Перспективной представляется новая конструкция
силоса-реактора, разработанная во ВНИИстроме
(рис.4). Рабочим органом разгружателя силоса служат
вибрирующие многоэтажные решетки, которые распо-
лагаются внутри конуса силоса (см.рис.4).
Для бесперебойной работы реакторов силикатная
смесь не должна налипать на стенки и особенно на по-
верхность разгрузочной воронки. Это достигается при
влажности гашеной силикатной смеси на выходе не
выше 3,5%, дополнительным утеплением стенок реак-
тора снаружи, а также использовании разгружателей с
вибровозбудителями или замена неподвижной разгру-
зочной воронки качающейся разгрузочной чашей с от-
верстием по центру, которая оборудована подвесным
вибратором.
Применение силосов-реакторов является одним из
наиболее слабых мест технологии силикатного кирпи-
ча. В этой связи естественны поиски методов и техно-
логических приемов, исключающих необходимость их
45
Рис. 4. Силос-реактор для
силикатной смеси с вибро-
побудителями решетчатого
типа
1 - конус-стабилизатор; 2 —
вибратор; 3 - конус сило-
са; 4 - питатель ленточный;
5 - решетка многоярусная;
6 - люк-лаз; 7 - решетка
вертикальная
использования. В частности, С.Д.Мамонтовым предло-
жена бессилосная технология силикатного кирпича,
предусматривающая использование силикатной смеси
с неполностью загашенной известью.
Однако предложенная бессилостная технология не
получила пока применения главным образом из-за не-
стабильности характеристик сырьевых материалов
(скорости, температуры гашения и активности изве-
сти) и очень узких интервалов варьирования техноло-
гических характерстик силикатной смеси (время гаше-
ния, расход воды и влажность смеси), а также отсутст-
вия автоматизации основных технологических переде-
лов приготовления силикатной смеси.
Одной из основных технологических операций яв-
ляется формование сырца, так как качество готового
кирпича и прежде всего его дефектность зависят от ка-
чества сырца.
Получение сырца необходимой формы, размеров и
прочности достигается путем одностороннего или дву-
стороннего прессования рыхлой зернистой силикатной
смеси в специальных прессах. При этом происходит
46
сближение частиц силикатной смеси в результате
уменьшения ее первоначальной пустотности и разме-
щения мелких частиц в промежутках между крупны-
ми. Основным условием, обеспечивающим уплотнение
смеси, является ее высокая гомогенность.
Достигаемая при этом прочность сырца обусловлена
действием капиллярных сил, механическим зацепле-
нием зерен и молекулярным сцеплением, доля кото-
рых составляет соответственно 81,8; 14,6 и 3,6% от об-
щей прочности [4]. Помимо этих факторов сырцовая
прочность образцов существенно зависит от наличия в
смеси тонкодисперсных веществ и минералов с функ-
циональными ОН-группами: гидроксида кальция, гли-
нистых примесей, оводненных техногенных стекол, до-
бавок пыли-уноса цементных печей или золы-уноса
ТЭС [10].
В качестве одного из основных параметров формо-
вания сырца силикатного кирпича применяется пока-
затель удельного давления прессования. Однако разно-
образие конструкций пресс-форм, неодинаковая про-
должительность приложения усилия и скорость прессо-
вания, а также различное положение сырца при прес-
совании - ”на ложок”, ”на постель”, или ”на тычок”,
затрудняют возможность использования только лишь
показателя удельного давления прессования для срав-
нительной оценки различных прессов. Не менее важ-
ным является показатель времени (продолжительно-
сти) приложения нагрузки, так называемое время чис-
того прессования. В этой связи предложено [10] ис-
пользовать показатель удельной работы прессования,
которая является интегральной характеристикой тех-
нологического процесса формования силикатных изде-
лий плотной структуры. Удельная работа прессования,
по определению С.И.Хвостенкова, есть отношение ра-
боты прессования к единице объема сырца. Установле-
но, что удовлетворительные прочностные показатели
сырца и силикатного кирпича (марки 125-200) дости-
гаются при удельной работе прессования, равной 250-
600 кгс м/дм3.
Прочность силикатного кирпича зависит от исход-
ной межзерновой пустотности песка уплотненной си-
ликатной смеси, объема и в меньшей мере фазового и
морфологического состава синтезируемых при авто-
клавной обработке цементирующих новообразований и
плотности синтезируемого силикатного камня [см. фор-
47
мулы (2)-(4)]. Последняя зависит от степени уплотне-
ния силикатной смеси, определяемой удельным давле-
нием и работой прессования. Отмечается [4], что повы-
шение удельного давления прессования с 10 до 40 МПа
приводит к увеличению прочности силикатного кирпи-
ча в 3,2 раза, тогда как прочность сырца в этом же ди-
апазоне давлений возрастает всего лишь в 1,8 раза.
Этим, по-видимому, объясняется то, что многие ис-
следователи считают достаточным удельное давление
прессования 15-20 МПа, обеспечивающее стабильное
получение сырца прочностью 0,2-0,25 МПа.
Однако опыт таких зарубежных фирм, как ’’Ат-
ласе”, ’’Дорстенер”, ’’Крупп-Интертехник” и других,
показывает, что одним из направлений технического
прогресса в производстве силикатного кирпича и сили-
катных камней является разработка и применение
прессов с показателем удельного давления прессования
до 50 МПа. В этой связи нам предоставляется целесо-
образным развитие исследований в направлении разра-
ботки и применения прессов усилием прессования 600
тс и выше с временем прессования не менее 2 с, не-
смотря на имевшее место недостаточно высокие ре-
зультаты испытания ряда прессов, закупленных в
ФРГ, ПНР, и сложившимся в этой связи мнением о
неэффективности повышения удельного давления прес-
сования до 40-50 МПа [10] .
В настоящее время на большинстве заводов Совет-
ского Союза используются револьверные прессы типа
СМ-816, на которых выпускают утолщенный кирпич
высотой 88 мм, имеющего массу выше предельной ве-
личины (4,3 кг), установленной ГОСТ 379-79. Ограни-
чения по величине предельной массы кирпича, а так-
же повышенные требования по теплофизическим свой-
ствам, определяемые плотностью силикатного камня,
создало известные трудности, решение которых многие
исследователи видят либо в переходе на производство
вместо утолщенного одинарного кирпича высотой 65
мм, либо в переходе на формование утолщенного пус-
тотелого кирпича на существующих револьверных
прессах. Последний путь технически более оправдан и
вполне реален. В частности, ВНИИстром разработал и
внедрил на ряде предприятий штампы для формова-
ния двух-, трех-, семи- и одиннадцатипустотного
кирпича с объемом пустот соответственно 10, 15, 18
и 23%.
48
Отмечается [10],что внедрение семи- и одиннадца-
типустотных штампов, позволяющих формовать утол-
щенный кирпич пустотностью до 23%, нецелесообраз-
но из-за сложности их конструкции и низкой прочно-
сти сырца, получаемого на револьверных прессах с ма-
лым временем прессования. Это отрицательно сказыва-
ется на качестве кирпича. Более того, несмотря на
снижение массы кирпича ниже 4,3 кг, по теплофизи-
ческим показателям кирпич из-за высокой плотности,
черепка (силикатного камня) равной 1950 кг/м3, явля-
ется лишь условно теплоэффективным. Получение
кирпича, отвечающего требованиям к теплоэффектив-
ному, достигается при пустотности не менее 26-28%,
что практически невозможно достичь на действующих
заводах без их технического перевооружения [10].
ВНИИстром разработал специальный штамп СК-
57А, позволяющий получить утолщенный трехпустот-
ный силикатный кирпич массой ниже 4,3 кг, который
является условно эффективным.
Отмечается [10], что внедрение штампов с пустото-
образователями дает эффект, если на предприятиях од-
новременно будут осуществлены следующие мероприя-
тия по совершенствованию технологического процесса
и оборудования:
применение известково-кремнеземистого вяжущего
совместного помола с остатком на сите № 008 не более
15%. Соотношение между известью и кварцевым ком-
понентом подбирается для каждого завода индивиду-
ально и находится в пределах от 1:1,2 до 1:0,6,содер-
жание вяжущего в смеси составляет 18-20%;
использование дозирующих устройств (весовых до-
заторов типа СБ-71А и СБ-110), обеспечивающих ста-
бильность состава силикатной смеси по СаО, а также
ее влажность в пределах 4- 0,5%;
надлежащее перемешивание силикатной смеси в
двухвальных быстроходных смесителях типа СМС-95,
а при наличии глинистых включений в песке - стерж-
невых смесителей СК-08 или СК-58;
регулярная замена футеровочных пластин пресс-
форм, применение износостойких рубашек пустотооб-
разователей (чугун ИЧХШ12);
содержание пресса в технически исправном состоя-
нии, обеспечение его работы в мягком режиме при
максимальном потреблении тока 70-80 А и количестве
циклов, равном 2,8 в мин;
49
модернизация кинематики захватов автомата-ук-
ладчика по опыту Череповецкого ЗСК, обеспечиваю-
щая плавный съем сырца со стола пресса и укладку
его на накопитель;
применение щелевых вагонеток с усиленными пол-
ками и регулярная очистка их;
рихтовка вагонеточных путей и ликвидация разни-
цы в уровне стыков на участке подачи сырца от прес-
сов в автоклавы;
погрузка готовой продукции'с помощью грейфер-
ных захватов и перевозка в штабелях или на поддо-
нах, полное исключение перевозки кирпича навалом.
Применение штампов СК-57А позволяет достичь
ежегодного эффекта в 30 тыс.руб. на один пресс за счет
снижения расхода сырьевых материалов до 15% и до
10% электроэнергии.
В Советском Союзе в 1975 г. на силикатных заво-
дах, применяющих комплект оборудования ПНР, ор-
ганизовано производство пустотелых силикатных кам-
ней, которые должны отвечать требованиям ГОСТ 379-
79. Размер камня равен удвоенному размеру одинарно-
го кирпича с растворным швом в 8 мм: длина 250+3
мм, ширина 120+2 мм, толщина 138+2 мм. Пустоты
не являются сквозными и располагаются перпендику-
лярно ’’постели (рис.5). Количество пустот равно 11
Рис. 5. Пустотелые силикатные камни
а - с четырнадцатью пустотами; б - с одиннадцатью пустотами
50
или 14 и составляет по объему соответственно 24,5 и
31%. Средняя плотность камней в сухом состоянии не
превышает 1450 кг/м3. В зависимости от значения
предела прочности при сжатии камни делятся на мар-
ки от 75 до 250. Лицевые камни должны иметь марку
не ниже 100. По морозостойкости камни делятся на
марки: 25, 35 и 50 - для лицевых камней и 15-25 - для
рядовых. Пустотелые силикатные камни отличаются
от силикатного кирпича улучшенными теплофизиче-
скими показателями - теплопроводность стены на це-
ментно-песчаном растворе составляет 0,51 и 0,62
Вт/(м °С) соответственно для четырнадцати- и один-
надцатипустотных камней. Это позволяет возводить в
средней климатической зоне наружные стены жилых
зданий толщиной в два кирпича и дает основание при
определении отпускной цены на силикатные камни
применять 10%-ю надбавку, согласно действующему
прейскуранту цен [10]. Помимо этого производство пу-
стотелых силикатных камней экономически очень вы-
годно, так как позволяет на 20-25% сократить расход
сырьевых материалов и до 15% электроэнергии и тех-
нологического пара на автоклавную обработку.
Силикатные пустотелые камни формуют на специ-
альных механических прессах РА-550, которые прессу-
ют одновременно 5 шт. камней, или 10,6 шт. условно-
го кирпича. Время прессования - 2,2 с ; полный цикл
прессования - 9,2 с; удельное давление прессования 15-
20 МПа. Прочность сырцовых камней составляет до
0,6 МПа, что обусловливает исключение брака формо-
вания и хороший внешний вид готовой продукции.
Силикатные четырнадцатипустотные камни пус-
тотностью до 31% формуют на гидравлических прес-
сах ’’Атлас-Интертехник” при усилии прессования до
600 тс.
На основе анализа конструктивных особенностей,
надежности и соответствия различных видов и типов
прессов основным технологическим требованиям про-
изводства силикатного кирпича и пустотелых силикат-
ных камней, авторы [4,10] пришли к выводу, что
предпочтение следует отдать прессам двустороннего и
двукратного формования с длительной выдержкой
сырца по заданным давлениям.
Анализируя достоинства и недостатки прессов раз-
личных систем (табл.6), автор [4] делает вывод о пре-
имуществах прессов с многогнездными формами, по-
51
Таблица 6. Характеристика прессов различных систем
Система прессов Преимущества | Недостатки
Револь- верные Все операции производятся одновременно на различных позициях стола Простая кинематика меха- низма пресса Небольшие габариты Одинаковое время для вы- полнения каждой опера- ции Ограниченная площадь стола и небольшое число одновременно формуемых изделий Малая длительность уплот- нения сырца Большое число пресс- форм Ограниченная производи- тельность
С челноч- ным дви- жением стола Одновременное формование большого числа изделий Большая длительность уплотнения сырца Различная длительность операций Возможность использования двух много гнездовых пресс- форм Высокая производительность Простота обслуживания Значительные габариты Необходимость точной фиксации стола при дву- стороннем уплотнении сырца
С непод- вижным столом Простота и надежность дву- стороннего уплотнения Одновременное формование большого числа изделий Большая длительность уплотнения сырца Различная длительность отдельных операций Простота обслуживания Производительность огра- ничена 5000 шт /ч
зволяющие упростить цикл формования и процесс уп-
лотнения.
Наиболее совершенными и надежными являются
гидравлические прессы с двумя челночными много-
гнездовыми пресс-формами и удлиненным циклом
прессования типа ’’Атлас-Интертехник”. Этот тип
пресса ВНИИстром рекомендует в качестве базового
образца для дальнейшего совершенствования с целью
повышения производительности и оснащения им вновь
строящихся и реконструируемых заводов силикатного
кирпича и пустотелых силикатных камней.
52
Современные прессы для формования силикатного
кирпича оборудуют автоматами для съема и укладки
сырца на запарочные вагонетки.
Эти аппараты входят в комплект современных фор-
мующих агрегатов.
Работа автоматов укладчиков сырца независимо от
их конструктивных особенностей включает следующие
общие для всех операций [4]: съем сырца, со стола
(иногда с поворотом в нулевое положение) специаль-
ным съемником с захватами; укладка сырца на лен-
точный конвейер с шаговым движением - накопитель;
съем с накопителя сгруппированных порций сырца
штабелировщиком и укладка на запарочную вагонет-
ку по заданной программе.
Действующие револьверные прессы типа СМ-816 и
СМС-152 оснащены укладчиками-штабелировщиками
сырца СМ-1030А (СМС-19).
Отечественные автоматы-укладчики устроены та-
ким образом, что одновременно забирают четыре ради-
ально расположенные на столе сырца и поворачивают
их в воздухе с постели на боковую грань, выставляя
на ленте накопителя. Уложенный сырец образует на
ленте четыре параллельных ряда с зазором между ни-
ми, равным зазору между сырцом на запарочной ваго-
нетке.
После установки каждой порции лента накопителя
продвигается на один шаг, равный толщине сырца *
65 или 88 мм. При достижении заданного программой
числа строчек сырец четырех рядов зажимается захва-
тами штабелировщика и переносится с накопителя на
запарочную вагонетку. Каждый слой сырца с по-
мощью специального устройства устанавливается сим-
метрично продольной оси вагонетки на заданной про-
граммой высоте. При этом необходимо строго контро-
лировать высоту платформы вагонеток, которая в силу
целого ряда причин может колебаться до 25 мм. Вслед-
ствие этого после открытия захватов сырец падает, а
не укладывается, что очень часто приводит к появле-
нию различных дефектов в виде трещин, околов гра-
ней и углов, а часто даже к разрушению сырца.
Современные автоматы укладчики снабжены щупа-
ми или другими приспособлениями, которые при со-
прикосновении устанавливаемого сырца с лентой нако-
пителя, платформой вагонетки или предыдущим ря-
дом садки автоматически открывают захват. Это спо-
53
54
собствует мягкой укладке сырца, исключающей появ-
ление в нем трещин, околов или других дефектов.
Оригинально решен автомат укладчик Р-550, вы-
пускаемый совместно с прессом фирмы ’’Атлас ” с чел-
ночно движущимся столом (рис.6) [4].
Автомат для съема и штабелирования сырца состо-
ит из съемника, захватывающего со стола всю одно-
временно отформованную партию сырца и переносяще-
го ее в том же положении на накопитель. Последний
представляет собой стальную ленту, которая после ус-
тановки каждой группы сырца перемещается на один
шаг. Автомат оборудован также штабелировщиком,
который снимает четыре группы сырца и укладывает
их по заданной программе на запарочную вагонетку.
При формовании одновременно на торец двух ря-
дов по семь или восемь сырцов посредине накопитель-
ного конвейера имеется приспособление, которое пово-
рачивает оба ряда сырца из положения на торец в по-
ложение на ребро таким образом, что один ряд сырца
оказывается лежащим на другом. Если сырец, лежа-
щий на накопительном конвейере, достигает крайнего
положения против штабелировщика, но не снимается
им, например, из-за отсутствия вагонетки, то конвейер
автоматически отключается [4].
Современные автоматы-укладчика работают по схе-
ме прямолинейных челночных рейсов, что обеспечива-
ет надежную работу захватов и сохранность сырца.
2.3.3. Автоклавная обработка
Завершающим этапом технологии, в процесе кото-
рого происходит синтез искусственного силикатного
камня, качество структуры которого в решающей мере
определяет строительно-эксплуатационные показатели
силикатных материалов, является автоклавная обра-
ботка.
Автоклавная (гидротермальная) обработка или, как
ее часто еще называют, запаривание, была предложена
В. Михаэлисом как способ получения известково-пес-
чаных изделий. В частности, патент № 14195 от 5 ок-
тября 1880 г. гласит: ’’Способ производства искусствен-
ных песчаных камней воздействием пара высокого
давления на смесь двугидрата извести или бария, или
стронция с песком или содержанием кремнекислоту
минералами при температурах от 130 до 300°С в при-
годных для этого аппаратах”. В описании к патенту
55
отмечается: ”В течение нескольких часов я создаю та-
ким способом гидросиликаты кальция или бария, или
стронция и благодаря этому твердый, как камень, воз-
духе- и водостойкий материал”.
’’Пригодными для этого аппаратами” являлись гер-
метически закрываемые сосуды - автоклавы, в кото-
рых создается повышенная температура и соответст-
венно давление пара.
Роль пара высокой температуры и давления, как
показано А.В.Волженским, состоит в создании и под-
держании в порах сырца жидкой фазы, при участии
которой происходит растворение исходных компонентов
и их химическое взаимодействие, приводящее к кри-
сталлизации гидросиликатов кальция различного со-
става и морфологии. Последние обеспечивают омоноли-
чивание сырца в прочный искусственный камень. По
А.В.Волженскому, процесс автоклавной обработки
можно разделить на три стадии.
Первая начинается с момента впуска пара в авто-
клав и заканчивается при выравнивании температур
теплоносителя и запариваемых изделий. При впуске
йара в автоклав начинается его конденсация на сырцо-
вых изделиях и стенках автоклава.
По мере разогрева сырца пар начинает проникать
в мельчайшие поры и там конденсироваться. Влаж-
ность сырца при этом возрастает. Начинается раство-
рение в образовавшемся в порах конденсате Са(ОН)2 и
SiOo.
В связи с тем, что упругость пара над раствором
ниже, чем над чистой водой, продолжается конденса-
ция пара, который еще больше увлажняет сырец, стре-
мясь понизить концентрацию в поровой жидкости рас-
творенных веществ.
Вторая стадия характеризуется постоянной темпе-
ратурой и давлением паровоздушной среды и называ-
ется стадией изотермический выдержки. На этой ста-
дии протекают основные физико-химические процессы
взаимодействия между исходными компонентами (из-
вестью и кремнеземом), в результате чего происходит
кристаллизация цементирующих новообразований, ко-
торые вызывают омоноличивание исходной смеси с
образованием прочного искусственного силикатного
камня.
Третья стадия начинается с момента прекращения
доступа пара в автоклав и заканчивается в момент вы-
56
грузки изделий. На этой стадии происходит остывание
изделий в результате сброса давления пара.
В производстве силикатного кирпича, как правило,
применяются проходные автоклавы диаметром 2 м и
длиной 17, 19, 21 и 40 м.
Длинные автоклавы имеют преимущества перед
короткими, так как позволяют упростить их обслужи-
вание, уменьшить производственные площади и упро-
стить коммуникации.
Технические данные эксплуатируемых на заводах
силикатного кирпича автоклавов приведены в табл. 7.
Таблица 7 • Техническая характеристика автоклавов
диаметром 2 м для запаривания силикатного кирпича
Показатели 17 Длина автоклавов м
L”J 19
] 21 | 40
Тип автоклава Проход- Тупи- Про- Тупи- Проходной
Рабочее давление ной 1,2 ковый 1,2 ходкой 1,2 ковый 1,2 1,6 1,6
пара, МПа Рельсовая ко- 750 750 750 750 750 750
лея, мм Привод механиз- ма открывания крышек Габариты, мм: длина 18670 Ручной 18160 20730 20225 Гидравлический 23200 40400
ширина 2690 2690 2690 2690 2560 -
высота 3830 3830 3830 3830 3720 -
Масса, кг • 23070 21600 25707 23440 32150 47400
В процессе автоклавной обработки в результате рас-
смотренных ранее физико-химических процессов про-
исходит синтез гидросиликатов кальция, которые омо-
ноличивают сырец в прочный искусственный камень —
силикатный кирпич. При этом основным параметром
теплоносителя — водяного пара является температура,
а не давление, которым обычно характеризуются усло-
вия автоклавной обработки. Более того, исследования,
проведенные под руководством П.И.Боженова и
А.В.Волженского, показали возможность прямого на-
гревания изделий в замкнутых формах — автоклавах
(термоформах). При этом паровоздушная смесь в виде
перегретого пара образуется за счет влаги изделий.
Что же касается температуры автоклавной обработ-
ки, то она должна назначаться с учетом химической
активности кремнеземистого компонента. Примени-
57
тельно к производству силикатного кирпича, как по-
казано в работах П.И.Боженова, технически и эконо-
мически оправдана автоклавная обработка при повы-
шенных температурах и давлениях по пиковым режи-
мам или сокращенной продолжительности изотермиче-^
ской выдержки.
В настоящее время технически возможно и эконо-
мически эффективно осуществлять автоклавную обра-
ботку при давлении паровоздушной среды Р = 1,2-1,6
МПа (избыточное).
При этом необходимо отметить, что, если первые
работы П.И.Боженова по использованию повышенной
температуры и давления автоклавной обработки не на-
шли поддержки ни у нас в стране, ни за рубежом, то в
настоящее время именно в зарубежной практике, на-
пример в Польше и ФРГ, все более широкое примене-
ние приобретает автоклавная обработка силикатного
кирпича при давлении насыщенного пара 1,6 МПа (t =
= 203°С). Вместе с этим отмечается [4], что оптималь-
ное давление, при котором следует запаривать сырец
силикатного кирпича, полученного с использованием
известково-кремнеземистого вяжущего, должно состав-
лять 1,2 МПа (t = 191°С). Изотермическая выдержка
при этом давлении может быть принята равной 4-5 ч.
При этом подчеркивается [4], что масса автоклава,
рассчитанного на рабочее давление 1,2 МПа, на 30%
ниже, чем автоклава с рабочим давлением 1,6 МПа, а
с учетом требований техники безопасности по скорости
нагрева и остывания автоклава, выигрыш от сокраще-
ния продолжительности изотермической выдержки пе-
рекроится повышениём продолжительности подъема и
сброса давления пара.
В табл. 8 приводятся рациональные параметры ав-
токлавной обработки различных видов силикатного
кирпича и камней.
Надо отметить, что часто из-за плохого состояния
узкоколейных путей и особенно стыков между торца-
ми рельсов передаточной тележки и стационарных
рельсовых путей, а также переходных мостиков авто-
клава, происходит разрушение отдельных сырцов или,
что более часто, образование в них дефектов в виде
трещин, околов углов или граней.
В этой связи необходимо постоянно контролиро-
вать, чтобы на стыках рельсовых путей не было пере-
пада по высоте и очищать пути от силикатной смеси.
58
Таблица 8. Длительность цикла работы автоклавов
при запаривании изделий, ч
Операция Вид изделий и давление Р, МПа, в автоклаве
полнотелый и облегченный кирпич многопустот- ные камни и полнотелый кирпич* Р = 1,6 многопус- тотные камни* Р = 1,2
Р=0,8 | Р = 1,2
Загрузка сырца 1 1 0,25 1
Закрывание крышек Подъем давления пара: 0,2 0,2 . 0,15 0,15
без перепуска 1,1 1,15 1,5 1,15
с перепуском 1,3 1,4 1,6 1,4
Выдержка под полным давлением Выпуск пара: 6 5 4 4,5
без перепуска 0,8 0,9 1,1 1
с перепуском 1,1 1,1 1,3 1,1
Открывание крышек 0,2 0,2 0,15 . 0,15
Выгрузка состава с кирпичом 0,25 0,25 0,25 0,25
Чистка автоклава 0,15 0,15 0,3 0,15
Общая длительность:
без перепуска 9,7 8,85 7,7 8,35
с перепуском 10,2 9,3 _ 8 8,7
* Автоклав с гидравлическими затворами крышек.
* Не менее важным является исключение загрязне-
ния запарочных вагонеток силикатной смесью, что яв-
ляется причиной образования дефектов в сырце при
его укладке. Для очистки платформы запарочных ва-
гонеток НИПИсиликатобетона разработана специаль-
ная установка со следующими характеристиками:
число вагонеток в 1 ч .......................,...........до 60
частота вращения очистительных головок, мин'1.............570
число очистительных головок.................................4
скорость протягивания вагонеток, м/мии.............. 2; 1; 0,67
мощность электродвигателей, кВТ..........................39,5
габариты, мм:
длина........................................... 2720
ширина........................... ............... 2000
высота........................................... 2180
масса, кг......................................... 2380
Автоклавная обработка наиболее энергоемкий тех-
нологический передел. В связи с чем вопросы эконо-
мии пара приобретают особую актуальность. В качест-
ве примера, где наиболее успешно решена эта задача,
59
может явиться Семипалатинский завод силикатных
материалов. В двух цехах завода используется пере-
пуск пара, что позволило за год сэкономить 2677 Гкал
тепловой энергии.
Образующийся конденсат с температурой 90°С ис-
пользуется для первичного увлажнения силикатной
смеси, а отработанный пар поступает в теплообменни-
ки для подогрева воды, используемой для отопления и
горячего водоснабжения жилых домов поселка и завод-
ских объектов. В качестве теплообменников завод ис-
пользует пароводяные нагреватели Таганрогского ко-
тельного завода, а также разработанная и изготовлен-
ная собственными силами установка.
2.3.4. Лицевые силикатные материалы
Высокие строительно-эксплуатационные показате-
ли силикатного кирпича позволяют возводить из него
здания и сооружения различного назначения без ош-
тукатуривания или другой отделки.
Архитектурная выразительность таких зданий и
сооружений в значительной мере определяется декора-
тивными характеристиками специально выпускаемого
силикатного — лицевого кирпича.
К лицевому кирпичу предъявляются повышенные
требования по прочности, точности геометрических
размеров, плотности и морозостойкости.
Наиболее дешевым, распространенным и перспек-
тивным является силикатный кирпич объемного окра-
шивания.
Окрашенный силикатный кирпич не должен да-
вать выцветов при воздействии попеременного замора-
живания и оттаивания, увлажнения и высушивания
или инсоляции.
Производство окрашенного кирпича может быть
организовано по одной из следующих схем [10] . При-
готовлением цветного (пигментированного) вяжущего,
которое целесообразно приготавливать в специальной
мельнице, рассчитанной на удовлетворение потребно-
сти только линии окрашенного кирпича. Эта схема
предусматривает наличие самостоятельных узлов дози-
рования, приготовления силикатной смеси и формова-
ния сырца.
Изготовлением специальной тонкомолотой добавки,
включающей наряду с пигментом известь и кремнезе-
мистый компонент. Добавка может быть приготовлена
60
по сухому или мокрому способу.
При изготовлении цветного кирпича используют
минеральные или органические красители и пигменты
искусственного или природного происхождения. Рас-
творимые красящие вещества называют красителями,
а нерастворимые -- пигментами.
В первом случае целесообразно использовать изве-
стковое (изветково-кремнеземистое) вяжущее для под-
сушки кремнеземистого компонента (песка) и промот-
хода-красителя, имеющих влажность до 3-7%. Комп-
лексная добавка, приготовленная по мокрому способу,
может не содержать извести, но в этом случае весьма
целесообразно использовать активные кальцийсодержа-
щие промышленные отходы: металлургические или
фосфорные шлаки, топливные золы, белитсодержащие
шламы. Получаемая совместным измельчением в ша-
ровой мельнице комплексная добавка в виде шлама
влажностью 35-40% вводится в силикатную смесь,
тщательно перемешивается в двухвальном смесителе и
растирается в стержневом смесителе. В этом случае до-
увлажнение силикатной смеси после ее гашения в си-
лосе производится не водой, а содержащим комплекс-
ную добавку шламом. Таким образом можно ввести в
силикатную смесь 4-6% комплексной добавки в расче-
те на сухое вещество. При этом прочность кирпича по-
вышается на одну-две марки и достигается равномер-
ная его окраска. Не менее важно, что в данном случае
уменьшается вероятность появления высолов, снижает-
ся водопоглощение и поверхностное загрязнение [10].
В связи с высокой стоимостью и дефицитом товар-
ных пигментов и красителей все большее значение
приобретает использование промышленных отходов и
полуфабрикатов, обладающих красящими свойствами,
например, пиритные огарки, красного бокситового
шлама, железной суриковой руды и др.
В табл. 9, по данным [4], приводятся данные о рас-
ходах пигментов, их видах и цветовой окраске получа-
емого силикатного кирпича.
Своеобразную архитектурную выразительность сте-
нам придает колотый силикатный кирпич, который
особенно широко используется за рубежом для наруж-
ной и внутренней отделки зданий.
Для получения колотого кирпича используют спе-
циальные либо самодельные установки, например, в
виде приставки к маятниковому прессу. Развитая по-
61
Таблица 9. Расход пигментов для изготовления цветного
силикатного кирпича, кг на 1 тыс. шт. условного полнотелого кирпича
Цвет кирпича Пигмент Тон
слабый | сильный
Желёзоокисный желтый 20 40
Желтый Охра золотистая 150 250
Отходы алапаевской руды 200 400
Железоокисный красный. 10 50
Красный, розовый (редоксайд) Мумия 50 150
Сурик железный 60 120
’ Отходы Губкинской руды 75 150
Окись хрома 35 100
Зеленый Фталоцианиновый зеленый 1,5 3,5
Глауконйт 75 350
Синий Кобальтовый синий 35 70
Сиреневый Пиритные огарки 50 100
Отходы марганцевой руды 35 100
Коричневый Охра коричневая 'Умбра жжеиая 70 35 180 180
Шунгит 70 300
Черный, Железоокисный чёрный Сажа 20 10 50 35 •
Доменный шлак 70 180
Зола ТЭЦ 180 360
верхность колотого кирпича легко подвергается загряз-
нению в связи с чем ее рекомендуется покрывать гид-
рофобными защитными составами, например, ГКЖ-94
или другими силиконовыми покрытиями.
В ФРГ, Дании и других западных странах коло-
тый силикатный кирпич изготавливают на специаль-
ных установках и отправляют потребителю упакован-
ным в бумагу на специальных поддонах или в контей-
нерах.
Во ВНИИстроме разработан способ послеавтоклав-
ной отделки лицевого силикатного кирпича наполнен-
ными порошковыми композициями на основе поли-
эфирной краски П-ПЭ-1130 ”У” и эпоксидно-полиэфир-
ной краски П-ЭП-81. Влажность используемого сили-
катного кирпича не должна превышать 4% по массе.
Технология отделки лицевого кирпича порошковой по-
лимерминеральной краской включает следующие ме-
ханизированные операции [10]:
62
Рис. 7. Технологическая линии изготовления лицевого кирпича с
лолнмерным покрытием
1 - цепной конвейер; 2 - механическая щетка; 3 - печь, предва-
рительного нагрева; 4 - порошкоукладчик; 5 - система аспира-
ции; 6 - печь термического отверждения; 7 - система вентиля-
ции; 8 - сьем кирпича; 9 — укладка кирпича
очистку и обеспыливание лицевой поверхности си-
ликатного кирпича;
прогрев поверхности кирпича до температуры 240-
260°С в печи предварительного нагрева;
нанесение порошковой полимерминеральной кра-
ски на прогретую поверхность кирпича;
отвердение полимерминерального покрытия в печи
полимеризации при температуре 200-230°С.
Расход порошковой полимерминеральной краски
составляет 175-200 г на 1 м2 изделий, или 3,5-4 кг на
1 тыс. шт. кирпича, в том числе 2-2,5 кг собственно
полимерной краски, остальная часть — молотый мине-
ральный наполнитель.
Перечисленные выше операции механизированы,
поддержание теплового режима автоматизировано.
На Любомирском известково-силикатном заводе в
1981 г. введена в действие экспериментальная техноло-
гическая линия для отделки силикатного кирпича по-
лимерминеральными красками (рис.7).
Производительность линии до 3 млн. шт. условного
кирпича в год.
2.4. ТЕХНОЛОГИЯ СИЛИКАТНЫХ ЯЧЕИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Производство ячеистых силикатных материалов
включает следующие технологические переделы: под-
готовку сырьевых материалов, приготовление ячеисто-
63
бетонной смеси, формование, гидротермальную обра-
ботку и отделку поверхностей изделий. Основные поло-
жения принятой на предприятиях СССР технологии
ячеистых силикатных материалов приводятся в Инст-
рукции по изготовлению изделий из ячеистого бетона
СН 277-80.
2.4.1. Подготовка сырьевых материалов
Этот технологический передел заключается в из-
мельчении компонентов сырьевой смеси, взятых в оп-
ределенных пропорциях, и их усреднении (гомоге-
низации).
Измельчение — одна из основных технологических
операций, в результате которой достигается не только
повышение реакционной поверхности, но и механиче-
ское активирование в результате увеличения свободной
энергии. Энергия, затрачиваемая на измельчение, рас-
ходуется на разрыв химических связей и создание но-
вых поверхностей. Это сопровождается изменением
структуры твердого тела -- аморфизацией кристалличе-
ских веществ в результате необратимых пластических
деформаций, что сопровождается значительным повы-
шением химической активности. Кроме того, измель-
чение исходных материалов применительно к произ-
водству ячеистых силикатных изделий предусматрива-
ет уменьшение диаметра частиц (повышение дисперс-
ности) до размеров сопоставимых с толщиной межпо-
ровых перегородок. При этом, чем ниже плотность
ячеистых материалов и соответственно тоньше межпо-
ровая перегородка, тем выше должна быть дисперс-
ность компонентов сырьевой смеси.
Известно, что процесс измельчения может сопро-
вождаться трибохимическими или, как их еще назы-
вают, механохимическими реакциями, которые способ-
ствуют активизации смесей.
Следовательно, при измельчении твердых тел надо
стремиться к максимальному использованию механо-
химических реакций, что достигается при совместном
помоле компонентов с учетом их природы и химико-
минералогического состава. В частности, при сухом со-
вместном помоле компонентов, получившего название
’’сухой” схемы подготовки [6] достигается не только
высокая гомогенность сырьевой смеси, но и протекание
механохимических реакций, что исключает ’’старе-
ние” вновь образованных химически активных повер-
хностей.
64
При измельчении энергетическое состояние твердо-
го тела изменяется (дЕ) в зависимости от изменения
внутренней энергии (дЕв) и прироста энергии вновь
образованных поверхностей (aEs)
дЕ = ДЕВ + aEs. (9)' _
При этом возможны следующие варианты измене-
ния энергии твердого тела:
1. Изменение энергии происходит в результате уве-
личения удельной поверхности, т.е. уменьшения раз-
меров частиц твердого тела при неизменной внутрен-
ней энергии ДЕВ = 0, тогда
дЕ = aEs = EsaS, (10)
где Eg -- величина свободной энергии единицы поверхности;
Д8 - прирост удельной поверхности вещества в результате из-
мельчения.
2. Помимо увеличения удельной поверхности твер-
дой фазы происходит нарушение, амофизация, поверх-
ностных слоев частиц кристаллических веществ:
дЕ = A(ES S). (11)
3. В процессе измельчения происходит нарушение
кристаллической структуры твердых тел с изменением
энергии связи атомов в решетке при одновременном
увеличении удельной поверхности
дЕ = дЕв + Z\(ES S). (12)
Приведенная зависимость описывает типичный
случай механического активирования при тонком из-
мельчении кристаллических твердых тел.
Прямое (экспериментальное) определение приведен-
ных в зависимостях величин дЕв , aEs , Es связано со
значительными трудностями методического характера,
особенно, когда это касается твердых тел аморфной
структуры.
В этой связи для прогнозирования химической ак-
тивности твердых тел, приобретаемой при измельче-
нии в связи с изменением их энергетического состоя-
ния, эффективным оказывается применение метода ка-
лориметрии [13]. Калориметрические исследования по-
зволяют в этом случае по разности тепловых эффектов
реакции судить об изменении энергетического состоя-
ния при измельчении твердых тел:
407—3
65
(Qi - Qo) = лЕ, (13)
где Qi и Qo ~ соответственно тепловые эффекты специфических
реакций кристаллического или аморфного твердого тела после и до
измельчения.
Если проводится оценка изменения удельной хими-
ческой активности, то зависимость (13) примет вид:
(Qi - Qo)/AS= ДЕ/AS.
(14)
Из приведенных зависимостей следует еще один
важный вывод. Измельчение твердых тел кристалли-
ческой и аморфной структуры до одинаковой дисперс-
ности в случае кристаллических веществ приводит к
большему увеличению химической активности по срав-
нению с первоначальной, хотя химическая активность
вещества аморфной структуры по абсолютной величине
выше. При сверхтонком и длительном измельчении
кристаллических веществ может наступить такой мо-
мент, когда энергетическое состояние твердого тела
кристаллической и аморфной структуры окажется оди-
наковым, а следовательно, одинаковой будет и их хи-
мическая активность
EsaS =a(EsS). (15)
В производственных условиях для контроля дис-
персности компонентов и сырьевой смеси применяют
показатель удельной поверхности (8Уд), который опре-
деляют методом воздухопроницаемости на приборе
ПСХ-2 (4) и выражают в м2/кг (см2/г).
В зависимости от плотности ячеистых материалов
СН 227-80 рекомендует следующие значения удельной
поверхности молотого кремнеземистого компонента
(песка) в м2/кг:
150-200 для материала плотностью р = 800 кг/м3
200-230 * ” 'ро = 700 »
230-270 >> » * . !р = goo «
270-300 » ” » ро = 500 кг/м3
и ниже.
Однако применяемый показатель удельной поверх-
ности не характеризует ни химическую активность
кремнеземистого компонента, ни его межзерновую пус-
тотность и является условно-технологическим показа-
телем.
66
Как уже отмечалось, химическая активность крем-
неземистого компонента лимитирует кинетику процес-
сов формирования структуры силикатного камня, фа-
зовый и морфологический состав синтезируемых це-
ментирующих новообразований, а также их объем, не-
обходимый для омоноличивания непрореагировавших
частиц и заполнения их межзерновой пустотности. С
учетом этого, помимо удельной поверхности, при опре-
делении состава сырьевой смеси, целесообразно контро-
лировать растворимость кремнеземистого компонента
(Ао) и его межзерновую пустотность (П). При этом в
качестве интегральной характеристики кремнеземисто-
го компонента может быть использован показатель
удельной химической активности -- As, представляю-
щий собой отношение растворимости (Ао) к величине
модуля поверхности (Мп):
As = А0/Мп = Ao(l~n)/Syfl, мг/м2. (16)
Модуль поверхности (Мп), учитывающий межзер-
новую пустотность кремнеземистого компонента, опре-
деляется по формуле:
Мп = Зуд/О-П), м2/кг- (17)
Межзерновая пустотность кремнеземистого компо-
нента (П) определяется в насыпном влажном состоя-
нии в долях единицы. Расход воды на смачивание по-
верхности кремнеземистого компонента находят по
следующей эмпирической формуле:
В/П = 210-48уД + 0,21. (18)
Для получения силикатного камня (межпорового
материала) прочностью не ниже 35-40 МПа значение
удельной химической активности кремнеземистого
компонента при принятых параметрах автоклавной
обработки (t°C и Т„зптрпм ) должно быть не ниже — А я =
= 0,9-1,2 мг/м2. Р S
В частности, с учетом этих требований к кремнезе-
мистому компоненту и условий получения конструк-
ционно-теплоизоляционных ячеистых бетонов удовлет-
ворительной трещиностойкости установлено, что эти
условия достигаются в случае использования сырьевых
композиций, содержащих кремнеземистый компонент
67
пустотностью 25-30% и химической активностью (рас-
творимостью при принятых параметрах автоклавной
обработки) 0,2-0,25 мг/г. Этим требованиям удовлетво-
ряет грубомолотый песок с Syn = 120-150 м2/кг и авто-
клавная обработка при t = 183°С (Р = 1,1 МПа) или
применение песка композиционного состава, включаю-
щего грубомолотую и тонкомолотую составляющие,
взятых в определенном соотношении в зависимости от
их химической активности и температуры автоклав-
ной обработки.
В этом случае достигается формирование силикат-
ного камня поровой структуры (п < 1,5) высокой сте-
пени омоноличенности по = 1,2-1,3.
При производстве стеновых блоков, теплоизоляци-
онных и декоративно-акустических изделий, трещино-
стойкость которых практически не нормируется, наи-
более целесообразно формирование силикатного камня
базальтного вида цементации с показателем по > 1,25.
В этом случае оправдано применение кремнеземистого
компонента повышенной дисперсности и химической
активности, способствующего повышению прочности
силикатного камня. Этим требованиям отвечает
кремнеземистый компонент дисперсностью 8уД =
= 200-300 м2/кг.
На отечественных заводах ячеистых силикатных
материалов, как правило, применяется мокрый помол
основной массы кремнеземистого компонента (песка) и
сухой помол известково-песчаного вяжущего при соот-
ношении известьшесок, равном 1:0,2-1:1.
Содержание воды в шламе должно быть достаточ-
ным для обеспечения его нормальной текучести, а
плотность шлама песка составлять р^= 1,6-1,68 кг/л.
Мокрый помол кремнеземистого компонента осу-
ществляется в присутствии добавок ПАВ (поверхност-
но-активных веществ), расход которых составляет
0,01-0,03% или добавки извести в количестве до 3%.
Как уже отмечалось, кроме мокрого помола песка
подготовка сырьевых материалов может осуществлять-
ся по ’’сухой” схеме. Считалось, что последний способ
более энергоемкий и менее производителен. Однако ис-
следования, проведенные в последние годы в НИПИси-
ликатобетона, МИСИ им. В.В. Куйбышева, Воронеж-
ском ИСИ, изменили сложившиеся представления о
сравнительной экономичности рассмотренных способов
подготовки сырьевых материалов.
68
Установлено [6], что применение ’’сухой” схемы
подготовки компонентов позволяет повысить при про-
чих равных условиях прочностные показатели яче-
истых материалов на 15-20%, снизить суммарную
энергоемкость технологического процесса до 1,5 раза,
уменьшить износ мелющих тел и футеровки мельниц
на 30-40%, в зависимости от дисперсности кремнезе-
мистого компонента, а в случае применения смешан-
ного вяжущего достигается дополнительная активация
цемента.
Особенно эффективна ’’сухая” система при исполь-
зовании грубомолотого песка с 8уд < 150 м2/кг [11].
Сообщается [14], что ячеистый бетон на основе
сырьевой смеси, полученной путем совместного помола
компонентов и оптимальной влажности песка позволя-
ет в 1,5-1,7 раза повысить прочностные характеристи-
ки и модуль упругости материала по сравнению с ха-
рактеристиками ячеистого бетона, изготовленного из
той же сырьевой смеси, но при раздельном помоле
компонентов. В данном случае, как нам представляет-
ся, увеличение прочности связано не только с высокой
гомогенностью смеси (однородностью), но и протекани-
ем при помоле с влажным песком механохимических
реакций.
Преимущества ’’сухой” схемы убедительно подтвер-
ждаются многолетним опытом работы цеха ячеистых
бетонов Воронежского завода ЖБИ-1, а также пред-
приятий, работающих по технологии фирмы ’’Калси-
локс”.
Вместе с этим успешное применение ’’сухой” схемы
возможно лишь при условии стабильности характери-
стик сырьевых материалов и высокой культуры труда.
Существенным достоинством ’’сухой” схемы являет-
ся также возможность полной автоматизации техноло-
гического передела подготовки компонентов.
2.4.2. Определение состава ячеистосиликатиой смеси
Как уже отмечалось, в основе технологии ячеистых
силикатных материалов лежит синтез цементирующих
новообразований, которые омоноличивают исходную
композицию, а не применение специальных вяжущих.
В этой связи состав ячеистосиликатиой смеси будет оп-
ределяться как технологическими характеристиками
кремнеземистого компонента — удельной поверхностью
(8уд), межзерновой пустотностью (П), химической ак-
69
тивностью — растворимостью (Ао) или его интеграль-
ной характеристикой — удельной химической активно-
стью (As), так и параметрами автоклавной обработки —
температурой (t°C) и продолжительностью изометриче-
ской выдержки при максимальной температуре (Тм).
Помимо перечисленных технологических парамет-
ров состав смеси будет также определяться необходи-
мыми строительно-эксплуатационными показателями
изделий, которые в свою очередь регламентируются ус-
ловиями эксплуатации. Это создает известные трудно-
сти разработки единой методики подбора состава ячеис-
то-силикатной смеси. В этой связи при установлении ра-
ционального состава ячеистосиликатной смеси, целесо-
образно на первом этапе, для опытных замесов вос-
пользоваться рекомендациями СН 277-80 (раздел 4) и
СН 28147/80 ’’Нормы технологического проектирова-
ния предприятий по производству изделий из ячеисто-
го и плотного бетона автоклавного твердения”. После
чего с использованием методов планирования активно-
го многофакторного эксперимента [15] получить коли-
чественные зависимости между основными свойствами
ячеистосиликатных материалов и технологическими
параметрами являются: соотношение между компонен-
тами исходной смеси, дисперсность кремнеземистого
компонента, расход воды и режим автоклавной обра-
ботки.
Метод активного планирования эксперимента по-
зволяет в результате обработки экспериментальных
данных получить математические модели в виде поли-
номов первой или второй степени, а также их графиче-
скую интерпретацию в виде поверхности отклика или
номограмм.
Полученные в результате математической обработ-
ки экспериментальных данных уравнения регрессии
могут быть обработаны на ЭВМ и использованы в
практической деятельности предприятия для оператив-
ного регулирования состава ячеистосиликатной смеси.
Не менее важно, что при этом создаются реальные
предпосылки для разработки АСУ-ТП.
Следует лишь подчеркнуть, что на многих пред-
приятиях очень часто низкое качество извести пыта-
ются компенсировать увеличением расхода цемента.
Более того, среди производственников бытует ничем не
обоснованное мнение, что повышение расхода цемента
или замена им извести способствует повышению строи-
70
тельно-эксплуатационных показателей ячеистого бето-
на. Однако исследования, выполненные под руковод-
ством П.И. Боженова, А.В. Домбровского, А.П. Мерки-
на, А.А. Федина, автора и других ученых показывают,
что увеличение содержания цемента в сырьевой смеси
выше 10-12% (от массы сухих составляющих) оказы-
вает негативное влияние на прочность и трещиностой-
кость ячеистых бетонов. Связано это с ухудшением ка-
чества структуры синтезируемого силикатного камня—
снижением степени закристаллизованности новообра-
зований, повышением их средней основности (С/S) и
содержанием в единице объема (Си). Это в соответствии
с формулами (2)-(7) приводит к снижению прочности и
трещиностойкости силикатного камня и соответствен-
но ячеистого бетона.
Замена части извести цементом, как правило, вы-
звано технологическими соображениями, связанными
с обеспечением необходимой пластической прочности
ячеистобетонного сырца и времени ее достижения. В
этой связи, как отмечают П.И. Боженов и А.А. Федин,
при изготовлении ячеистых бетонов на смешанном вя-
жущем более эффективным является использование не
портландского, а шлакопортландского цемента. Более
того, как показывают исследования А.А. Федина [6] и
опыт работы Воронежского завода ЖБИ № 2, где они
внедрены, полная замена цемента гранулированным
шлаком, взятым в определенном количестве, способст-
вует повышению прочности и, что особенно важно,
снижению усадочных деформаций, т.е. повышению
трещиностойкости силикатных ячеистых бетонов.
2.4.3. Приготовление формовочной смеси
Для приготовления ячеистой смеси используют спе-
циальные смесители: гидродинамический ГДС-3, виб-
росмеситель (виброгазобетономешалка) СМС-40 или их
модификации (рис.8).
Виброгазобетономешалка объемом 5 м3 конструк-
тивно устроена таким образом, чтобы за относительно
короткий срок перемешивания компонентов ячеистоси-
ликатной смеси (3-4 мин) достичь ее высокой однород-
ности. Для этого, кроме перемешивающих 12 лопастей
и двухлопастного пропеллера, установленных на лопа-
стном валу, виброгазобетономешалка оборудована дву-
мя подвесными вибраторами. Вибраторы укреплены на
пластинчатых подвесках к корпусу мешалки и имеют
71
Рис. 8. Пост виброформования
1 - вибробетономешалка СМС-40;
2 - передвигающийся портал; 3 -
виброплощадка
следующие характеристики: мощность 11,5 и 14,5
кВт, частота вращения 1500 и 3000 мин’1, амплитуда
колебаний 0,3-0,5 мм.
Достоинством конструкций виброгазобетономешал-
ки является возможность регулирования частоты виб-
рации и изменения амплитуды колебаний сменой ди-
сбалансов вибраторов.
В модернизированной мешалке установлено четыре
вибратора. Однако, как показывает практика, даже
применение модернизированного смесителя не обеспе-
чивает равномерного распределения газообразователя
(суспензии алюминиевой пудры) за 1—2 мин его
перемешивания.
Для увеличения продолжительности перемешива-
ния газообразователя в мешалке и соответственно по-
вышения однородности его распределения нами пред-
ложено в отличие от рекомендуемой СН 277-80 последо-
вательности загрузки материалов дозировать компо-
ненты в следующей последовательности: песчаный
шлам + водная суспензия алюминиевой пудры + до-
бавка ПАВ + вода + цемент + известково-песчаное вя-
жущее. Продолжительность перемешивания после вве-
дения известково-песчаного вяжущего не должна пре-
вышать 2 мин, а температура ячеистосиликатной сме-
си U35°C (А.С. №688470 СССР).
Такая последовательность дозирования компонен-
тов позволяет, как показал опыт Белгород-Днестров-
ского ЭЗЯБиН, достичь более полного использования га-
зообразователя и повысить однородность его распреде-
ления смеси. В результате средняя плотность изделий
снижается на 20 — 25 кг/м*5, а прочность возраста-
ет до 15%.
72
2.4.4. Формование изделий
Одной из важнейших операций, в процессе которой
происходит формирование пористой структуры матери-
ала, в значительной мере определяющей функциональ-
ные и общестроительные свойства силикатных яче-
истых материалов, является формование.
Основным условием получения качественной яче-
истой структуры с порами правильной шаровидной
формы (рис. 9), равномерно распределенными в массе
бетона без дефектов структуры — расслоений, разрывов
межпоровых перегородок и др., является соответствие
кинетики газовыделения изменению реологических
характеристик вспучиваемой ячеистобетонной массы.
А.А. Фединым предложена модель формирования
ячеистой пористости, позволяющей проанализировать
влияние основных технологических факторов (В/Т и t
смеси) на характер процессов вспучивания и созрева-
ния ячеистой силикатной смеси (см.рис. 10).
Оценивая совместное действие температурно-влаж-
ностных факторов на кинетйку вспучивания можно-
заключить, что каждый из указанных факторов может
усиливать или сглаживать действие другого в зависи-
мости от реальных условий вспучивания — наличия
внешних механических воздействий на вспучивающу-
юся смесь, температуры и влажности окружающей сре-
ды, состава ячеистосиликатной смеси, качества изве-
сти, расхода и температуры воды затворения.
Наиболее опасны области 4, 5 и 6, которые отража-
ют так называемое явление ’’ложного кипения”, и об-
73
Рис. 10. Физическая модель процессов вспучивания и схватывания
силикатной ячеистой смеси в зависимости от температурно-влаж-
ностных условий:
train и *тах ~ нижний и верхний пределы рациональных значений
температуры смеси; Wmin «W - нижний и верхний пределы
оптимальных значений формовочной влажности
ласти 2, 8, 9, характерные для случая, когда схваты-
вание опережает газовыделение. В последнем случае
смесь затвердевает до того, как завершатся процессы
газовыделения и заданная плотность не будет достиг-
нута, а межпоровые перегородки окажутся пронизаны
трещинами.
’’Ложное кипение”, сопровождаемое порывом газа
из формируемой массы, ее просадкой и увеличением
плотности готовых изделий, наблюдается в случае,
когда завершение газовыделения не совпадает с набо-
ром ячеистобетонной массой требуемой несущей способ-
ности (пластической прочности).
Для достижения сбалансированности скоростей про-
цессов газовыделения и нарастания пластично-вязких
свойств вспучивающейся массы, которая в начале про-
цесса газовыделения должна нарастать медленно, а в
конце -- быстро, используют различные технологиче-
ские приемы: изменяют температуру формовочной
74
массы и воды, применяют специальные добавки для
регулирования скорости гашения извести, частично за-
гашивают известь и др.
Наиболее эффективным в этом случае оказывается
управление структурообразованием путем механиче-
ского воздействия на вспучивающуюся смесь. В СССР
разработана и широко используется комплексная виб-
рационная технология формования ячеистых бетонов.
При воздействии вибрации происходит тиксотроп-
ное разжижение ячеистобетонной массы, что позволяет
регулировать кинетику ее пластично-вязких свойств с
учетом кинетики газовыделения.
Особенно эффективно сочетание вибрационных воз-
действий с использованием масс, содержащих добавки
ПАВ. В этом случае при вибрации происходит резкое
снижение предельного напряжения сдвига ячеистобе-
тонной смеси и в меньшей мере вязкости массы. Такой
характер изменения реологических характеристик яче-
истобетонной массы предотвращает седиментацию гру-
бодисперсных частиц и коалесценцию газовых пузы-
рей, что позволяет получить мелкопористую ячеистую
структуру без дефектов межпоровых перегородок.
При вибрационном способе регулирования пластич-
но-вязких свойств ячеистобетонных масс оптимальны
следующие режимы и параметры вибрации: в первый
период вспучивания (до достижения максимальной
скорости газовыделения) вибрация осуществляется при
частоте 20-30 с1 и амплитуде 0,5-0,75 мм; при сниже-
нии интенсивности вспучивания амплитуда и частота
вибрационных воздействий снижаются до 0,25-0,5 мм
и 15-20 с'1. При скорости вспучивания менее 0,5-1
см/мин вибровоздействия на смесь прекращают.
После прекращения вибрационных воздействий
происходит быстрое восстановление разрушенных
структурных связей, что приводит к интенсивному
возрастанию пластической прочности и несущей спо-
собности поризованной массы. Это позволяет исклю-
чить ’’ложное кипение” и просадку массы.
В НИПИсиликатобетона разработана ударная тех-
нология формования ячеистого бетона на специальных
площадках, создающих низкочастотные циклические
механические воздействия на вспучивающуюся яче-
истобетонную смесь.
Наиболее широкое применение получила ударная
площадка типа ЛВ-37Б грузоподъемностью 20 т. Она
75
Рис. 11. Схема ударной площадки ЛВ 37Б
состоит (рис. 11) из двух сварных рам: нижней непод-
вижной-! 1, стационарно закрепленной на железобетон-
ном фундаменте, и верхней подвижной-2, которая за-
полнена минеральной ватой, снижающей уровень шу-
ма при работе площадки [16].
Подъем верхней рамы осуществляется с помощью
электродвигателя — 3, соединенного с помощью паль-
цевой муфты — 4с редуктором — 5, который передает
вращение продольному валу — 6 с поперечным ва-
лом — 7, смонтированными на нижней раме. На по-
следней находятся кулачки — 8, которые соприкасают-
ся с роликами — 9, закрепленными на верхней раме —
2. Кулачки поднимают подвижную раму до верхнего
крайнего положения и рама под действием собственной
массы и массы формы со смесью —12 свободно падает
на нижнюю раму — 11. При этом она соударяется с
опорными рельсами — 7, которые закреплены на ниж-
ней и верхней рамах.
Регулирование интенсивности ударных воздействий
на вспучивающуюся смесь- осуществляется плавным
изменением высоты подъема верхней рамы площадки.
Наблюдаемые при этом повреждения подшипников
опор осей эксцентриковых валов можно избежать при
использовании подшипников качения № 3613 (ГОСТ
5721-75). Отличительной особенностью ударных пло-
щадок является установка форм без крепления на раме
площадки, что позволяет не только упростить конст-
рукцию форм и площадки, но и повысить эффектив-
ность работы последней за счет повторных соударений
формы с площадкой в течение 0,4-0,5 с после падения
формы [7].
76
Ударные площадки изготавливаются на опытном
заводе НИПИсиликатобетона ЭССР. В настоящее вре-
мя налаживается выпуск ударной площадки ЛВ-35А
уменьшенных габаритов. Применение ударных площа-
док вместо виброплощадок К-494 позволяет в 3-4 раза
снизить мощность электродвигателей; удельный расход
электроэнергии при этом сокращается с 0,61 до 0,074
кВт/м3; металлоемкость уменьшается до 3 раз. По
данным [16], применение ударных площадок позволя-
ет сократить расход цемента, извести и газообразовате-
ля соответственно до 30, 10 и 15% без ухудшения
прочностных показателей изделий.
Ударные площадки успешно эксплуатируются на
многих предприятиях, выпускающих ячеистобетонные
изделия.
И.Б. Удачкиным предложен баротермальный спо-
соб поризации ячеистобетонной смеси, предусматрива-
ющий предварительное насыщение ее в герметичном
смесителе сжатым воздухом и последующую выгрузку
в формы, где в результате перепада давлений воздуха
в смеси и атмосферного происходит быстрое вспучива-
ние. По этому способу предусматривается введение в
смесь воздухововлекающих добавок ПАВ и примене-
ние, специального герметичного смесителя. Для сниже-
ния потерь вовлеченного воздуха и снижения динами-
ческого напора смеси при выгрузке предусмотрены
специальные гасители. Авторы [17] отмечают, что про-
цесс порообразования в смеси не обязательно должен
совмещаться с процессом ее схватывания, что значи-
тельно упрощает процессы формования. При этом
уменьшается величина напряжений, возникающих в
смеси в период созревания ячеистобетонного сырца,
что позволяет получить практически изотропный ма-
териал.
СПКТО Укроргтехстройматериалы Минстроймате-
риалы УССР разработаны чертежи, по которым на фа-
стовском заводе ’’Красный Октябрь” изготовлен
опытный образец смесителя — баросмеситель, объе-
мом 3,2 м3.
Промышленные испытания нового способа на Ни-
колаевском КСН показали [17], что ячеистый бетон,
изготовленный этим способом, отличается повышенной
(в среднем на 30%) прочностью при сжатии, более од-
нородной прочностью, пониженной средней плотно-
стью и водопоглощением.
77
Образовавшуюся при вспучивании ячеистосиликат-
ной массы ’’горбушку” срезают или прикатывают.
Изготовление ячеистосиликатных изделий перемен-
ной плотности, с вариатропной структурой, путем при-
катки ’’горбушки”, разработана в Уралниистромпроек-
те А.Н. Черновым.
Прикатка ’’горбушки” осуществляется специальной
машиной, оборудованной устройством для срезки ’’гор-
бушки” до необходимой толщины и прокатывающим
валом длиной 2 или 3 м.
Прикатка ’’горбушки” осуществляется при дости-
жении пластической прочности поверхностного слоя
0,015-0,02 МПа.
Прокатывающие машины могут одновременно вы-
полнять следующие операции: срезать ’’горбушку” до
необходимой толщины, а излишки удалять за пределы
формы; производить прикатку ’’горбушки”; образовы-
вать вентиляционные каналы с одновременной при-
каткой; наносить и прикатывать декоративный или
защитный слой из сыпучего материала; придавать по-
верхности рельефный рисунок. Поверхность прокаты-
вающего вала имеет температуру 150-200°С за счет на-
грева внутренними электронагревателями, что приво-
дит к появлению между валом и прикатываемой по-
верхностью паровой прослойки, которая исключает на-
липание смеси на вал. Такой способ позволяет полу-
чить на поверхности ячеистобетонных изделий слой
переменной плотности -- от 1,6 до 0,5-0,7 т/м3 на глу-
бине 2-5 см от поверхности. Уплотненный поверхност-
ный слой прежде всего предохраняет изделия от атмос-
ферных воздействий, а также от механических по-
вреждений.
Способ прикатки ’’горбушки” применяется при фор-
мовании изделий в индивидуальных формах — формо-
вая технология.
Одной из проблем технологии ячеистых силикат-
ных материалов является осадка смеси после достиже-
ния максимальной величины вспучивания, что приво-
дит к образованию пустот под арматурой. Это ухудша-
ет взаимодействие арматуры с материалом и увеличи-
вает вероятность ее коррозии.
В разных странах эта проблема находит различные
решения. В ЧССР [1] для ячеистых материалов на
кварцевом песке рекомендуется использовать повы-
шенное до В/В = 0,7-0,8 водовяжущее отношение, ко-
78
торое требует использования вяжущих со следующими
параметрами: цемент с суточной прочностью 19 МПа,
известь с температурой гашения более 70°С, временем
гашения 15-20 мин, выходом теста более 2,2 л/кг и
продолжительностью вспучивания смеси не менее 30
мин после заливки в формы. Либо предусматривается
применение пластификаторов, которые позволяют при
В/Т = 0,55 получить ячеистобетонную смесь такой же
консистенции, как и при В/В = 0,7-0,8.
На заводах фирмы ’’Сипорекс” последнего поколе-
ния предусмотрено укладку арматурных каркасов осу-
ществлять после вибрирования смеси специальной виб-
рогребенкой.
Известны разработки, выполненные в нашей стра-
не и за рубежом, в которых для избежания образова-
ния пустот под арматурой рекомендуется подвергать
арматуру вибровоздействиям. Многолетний опыт при-
менения комплексной вибрационной технологии в
СССР показывает, что виброформование позволяет
практически исключить это отрицательное явление.
Применение вибрационной технологии позволяет
использовать высоковязкие ячеистобетонные массы с
низким расходом воды затворения, интенсифициро-
вать технологический процесс изготовления ячеистобе-
тонных изделий, особенно на современных механизи-
рованных линиях, работающих по резательной техно-
логии.
При литьевой технологии применяют агрегатно-по-
точный метод формования. В этом случае формы уста-
навливаются вдоль пути движения газобетономешал-
ки. Заливка, вспучивание, схватывание и разрезка яче-
истобетонного массива осуществляются непосредствен-
но в формах, не подвергаемых никаким перемещени-
ям. При вибрационной технологии используют стендо-
вый или конвейерный принцип формования, при кото-
ром формование ячеистобетонного массива осуществля-
ется на специальном посту, оборудованном вибропло-
щадкой.
2.4.5. Защита арматуры от коррозии
В СССР и за рубежом для изготовления ячеистоси-
ликатных конструкций используют обычные арматур-
ные стали, из которых изготавливают арматурные сет-
ки, каркасы и закладные детали. При этом, строитель-
ными нормами во всех странах независимо от вида
79
конструкций и области их применения, предусмотрена
обязательная защита арматуры.
СН 277-80 в качестве антикоррозионных покрытий
рекомендуется цементно-битумная, цементно-полисти-
рольная, горячая ингибированная сланцебитумная це-
ментная или латексно-минеральная мастика. Приго-
товление и нанесение мастик, а также их составы при-
водятся в СН 277-80.
НИИстроительства Госстроя ЭССР проведены испы-
тания шести отечественных покрь'хтий. Образцы со все-
ми видами покрытий были вскрыты в момент образо-
вания трещин в образцах с незащищенной арматурой
(после 6,5 мес испытаний). Отмечается [18], что к 10,7
мес в образцах со всеми исследуемыми покрытиями,
кроме латексно-минерального, появились трещины
(табл. 10).
Результаты прямых коррозионных испытаний по-
казали (см.табл. 10) высокие защитные свойства ла-
Таблица 10. Результаты коррозионных испытаний защитных
покрытий арматуры для ячеистых автоклавных конструкций
Вид покрытия Средние потерн массы металла, г/м2, прн сро- ках вскрытия арматуры
6,5* мес при образова- вании тре- щин** 10,7 мес 26 мес
Латексно-минеральное ЛМ-813, 1%ОДК; дву- кратное нанесение ЛМ-813, 3%ОДК: 8,6 252(25,5) 57,8 149
однократное нанесе- ние 8 276(25-26) 13Л 201
двукратное нанесе- ние 1,7 Трещиннет 9,9 11,7
Горячее сланцебитум- но-цементное 81,3 162,1 (7,6-8,7) Образцы - разрушились
То же, ингибированное 54,6 270,3 (7,6-8,7: То же —
Холодное цементно- битумное нанесение в электростатическом поле 265,2 348,6(8,2-8,6)
Пекоцементное, дву- кратное нанесение 188 514(10-14) —
Арматура без покрытия 1345,2 — — —
*Время образования трещин в ячеистобетонных образцах от корррзии
незащищенной структуры.
**В скобках указано время (в мес ) образования в ячеистобетонных
образцах трещин от коррозии арматуры под покрытием.
80
тексно-минерального покрытия ЛМ-813 с ингибирую-
щей и уплотняющей добавкой ОДК.
Латексно-минеральное покрытие, состоящее из син-
тетического латекса, стабилизатора латекса, минераль-
ного наполнителя и воды, разработано НИПИсилика-
тобетона ЭССР. В результате подбора вида минерально-
го наполнителя достигается высокая жизнеспособность
состава покрытия, который в отличие от латексно-це-
ментного не загустевает в ванне. Покрытие имеет вы-
сокое сцепление с арматурой и бетоном.
Для улучшения защитных свойств покрытия за
счет уменьшения его пористости в состав вводится ин-
гибирующая и плавящаяся при автоклавной обработке
специальная добавка ОДК.
Покрытие наносится окунанием каркасов в рабо-
чий состав с последующей сушкой в цеховых условиях
при t = 20°С в течение 1,5-2 ч или принудительной
сушке в течение 20 мин.
Толщина покрытия однократного нанесения 0,4-0,5
и 0,7-0,9 мм при двукратном нанесении. Расход на 1
кг арматуры при одноразовом нанесении 80-90 и 120-
150 г — при двукратном [18].
В последние годы получают развитие исследования
по армированию стеновых панелей, плит покрытий и
перекрытий предварительно напряженной арматурой.
В этом плане представляет интерес способ армирова-
ния преднапряженной арматурой, разработанной в
Уральском ПромстройНИИпроекте и Политехническом
институте им. С.М. Кирова. По этому способу панель
армируют небольшим числом стержней, напрягаемых
в двух направлениях между противоположными борта-
ми форм. Армирование боковых граней осуществляется
плоскими сварными каркасами. Чтобы концы стерж-
ней не выступали на поверхность изделия, напрягае-
мые стержни закрепляют в упорах, расположенных на
откидных бортах форм, что исключает необходимость
обрезки концов арматуры. В результате сокращается
число сварных соединений и практически весь объем
работ можно выполнить на полуавтоматических сва-
рочных машинах типа МТМ-603. Это позволяет значи-
тельно снизить трудоемкость арматурных работ и сни-
зить до 2 раз расход арматуры по сравнению с каркас-
ным армированием.
Различие в величине линейных температурных де-
формаций арматуры и ячеистого бетона, возникающих
81
при автоклавной обработке, приводит к тому, что при
извлечении из автоклава арматура вызывает по отно-
шению к ячеистому бетону растягивающие напряже-
ния. Такое состояние армированных ячеистобетонных
конструкций способствует повышению их трещино-
стойкости и увеличению максимальной нагрузки, при
которой наблюдается раскрытие трещин.
2.4.6. Гидротермальная обработка
Автоклавная обработка является самым продолжи-
тельным и энергоемким технологическим переделом.
Расходы на пар составляют в среднем 10-15% себе-
стоимости изделий.
Рассмотрение статей расхода пара на автоклавную
обработку ячеистобетонных изделий (табл. 11) показы-
вает, что около 25% пара (тепла) расходуется на на-
грев автоклава, вагонеток, поддонов и форм. Эти за-
траты неизбежны, однако и они могут быть уменьше-
ны за счет снижения металлоемкости форм, осуществ-
ления автоклавирования изделий без бортоснастки и
улучшения теплоизоляции автоклавов.
Таблица 11. Расход пара на автоклавную обработку
ячеистобетонных изделий
Статьи затрат
Относительный
расход пара, %
Нагрев сухих компонентов ячеистого бетона
Нагрев воды в бетоне
Нагрев автоклава, форм и вагонеток
Теплота пара свободного пространства автоклава
Потери тепла за весь период автоклавной обработки
Потери тепла при сбросе конденсата
17
21
25
4
7
26
Существенную статью затрат пара составляют на-
грев воды, внесенной в автоклав с изделиями в виде
их влажности — 21%, и потери тепла при сбросе кон-
денсата —26%.
Снижение указанных потерь пара (тепла) возмож-
но в результате оптимизации формовочной влажности
и повышения температуры ячеистого бетона перед ав-
токлавной обработкой, уменьшения объема конденсата
и обеспечения его постоянного отвода.
Начальная влажность и температура оказывают
также существенной влияние на продолжительность
прогрева ячеистобетонного массива, а следовательно,
82
Рис. 12. Продолжительность про-
грева ячеистобетонного массива
в зависимости от начальной
влажности Wo при to = 80°С н
температурах автоклавной обра-
ботки 143°С (1), 174,5°С (2),
183°С (3); при t0 = 20°С н
температуре автоклавной обра-
ботки 143°С (4); 174,5°С (5)
и 183°С (6)
на продолжительность автоклавной обработки и каче-
ство материала. При этом влияние начальной влажно-
сти ячеистого бетона на расход пара, послеавтоклав-
ную влажность изделий и длительность прогрева мас-
сива неоднозначно. В частности, если увеличение
влажности ячеистого бетона (Wo) средней плотностью
650 кг/м3 с 20 до 60% приводит к сокращению дли-
тельности прогрева массива (Г) размером
6000x1200x600 мм в среднем в 1,5 раза (рис. 12), то
удельный расход пара при этом возрастает на 30-38%
(рис. 13), а послеавтоклавная влажность изделий более
чем s 1,5 раза превышает нормативные требования
(рис. 14).
Рис. 13. Удельный расход пара при обработ-
ке ячеистого бетона средней плотностью
650 кг/м3 в зависимости от начальной влаж-
ности Wq при температурах автоклавной
143°С (1); 174,5°С (2) и 183°С (3)
83
Рис. 14. Послеавтоклавная влаж-
ность ячеистого бетона в зависи-
мости от начальной влажности
Wo при температурах автоклав-
ной обработки 143°С (1);
174°С (2); 183°С (3)
Из приведенных данных следует, что рациональ-
ной является предавтоклавная влажность, равная 28 --
32%, которая достигается при использовании комплек-
сной вибрационной технологии, позволяющей снизить
В/Т до 0,31 — 0,34. Расход пара при этом уменьшается
в среднем на 9 — 13%. Что же касается температуры,
то повышение ее с 20 до 80°С позволяет ускорить про-
грев ячеистобетонного массива в среднем в 2 раза (см.
рис. 12) и за счет этого сократить продолжительность
автоклавной обработки на 3 — 4 ч. Не менее важно,
что при этом повышается однородность прочности по
сечению изделий в связи с уменьшением разности и
продолжительности автоклавной обработки при наи-
большей температуре наружных и центральных слоев
массива.
Уменьшение температурного перепада между по-
верхностью ячеистого бетона и температурой поступа-
ющего в автоклав пара обеспечивает снижение величи-
ны температурных напряжений в материале, что поло-
жительно сказывается на качестве готовых изделий. В
частности, повышение начальной температуры яче-
истобетонных панелей, поступающих на автоклавную
обработку, с 40 до 80°С позволяет уменьшить количе-
ство бракованных панелей с трещинами и отслоения-
ми с 15 до 1%.
В этой связи представляется целесообразным вспу-
чивание, схватывание и вызревание ячеистобетонной
смеси осуществлять в туннелях с регулируемой темпе-
ратурой и влажностью среды при максимальном ис-
84
пользовании тепла, выделяющегося при гидратации
извести и цемента.
Применение тепловых туннелей-конвейеров вызре-
вания газобетонных изделий широко практикуется на
заводах фирмы ’’Сипорекс”, на предприятиях ПНР и в
последние годы начинает внедряться на отечест-
венных заводах по производству ячеистобетонных
изделий.
Для сокращения продолжительности автоклавной
обработки ВНИИстромом (ВНПО стеновых и вяжущих
материалов) предложены режимы автоклавной обра-
ботки, предусматривающие удаление воздуха из авто-
клава путем его продувки паром — СН 277-80. Это
обеспечивает молярный, а не молекулярный теплопе-
ренос, который имеет место при автоклавировании без
предварительной продувки -- удаления воздуха.
Наши исследования (А.С. № 806656,СССР кл.
ОС4В -- Б.и., 1981, № 7) показали, что продолжитель-
ность автоклавной обработки может быть дополнитель-
но сокращена за счет более полного удаления воздуха
из автоклава и запариваемых изделий при использова-
нии продувки совместно с вакуумированием. Для этого
после пуска пара в автоклав через 5-10 мин, когда
давление достигнет 0,005-0,01 МПа, включается ваку-
ум-насос и в течение 30-40 мин осуществляется про-
дувка’ с вакуумированием. После отключения вакуум-
насоса продувка продолжается до момента, когда дав-
ление в автоклаве достигнет 0,05 МПа. После этого за-
крывается паровыпускной вентиль и осуществляется
подъем давления до рабочего в течение 1 — 1,5 ч.
Применение продувки с вакуумированием позволя-
ет не только на 1 — 2 ч сократить общую продолжи-
тельность автоклавной обработки, но и уменьшить до
10% расход пара.
Во избежание спада давления в периоды подъема и
изотермической выдержки, а также колебаний давле-
ния пара более 0,02 МПа, процесс управления ре-
жимом автоклавной обработки должен быть автомати-
зирован.
При извлечении ячеистобетонных изделий из авто-
клава, после завершения гидротермальной обработки,
они испытывают значительные термические и влажно-
стные напряжения, которые приводят к микротрещи-
нообразованию силикатного камня и снижению долго-
вечности изделий.
85
В результате температурного перепада между окру-
жающей средой и температурой выгружаемых изделий
в последних возникают термические напряжения б-!.,
которые с достаточной степенью точности могут быть
определены из следующей зависимости:
6t = К ЕЛ дЩ -V), (19)
где К - коэффициент релаксации напряжений, зависящий от
структурных характеристик силикатного камня и равный 0 < К «1;
Е -- модуль упругости силикатного камня; оС- коэффициент термиче-
ского расширения силикатного камня; - разность температуры по-
верхности изделия и окружающей среды; 1) - коэффициент Пуассона.
В результате влагоотдачи остывающего ячеистого
бетона возникают значительные напряжения, которые
обусловлены неравномерностью деформаций влажност-
ной усадки наружных и центральных слоев изделий.
Величина возникающих напряжений^ зависит от ин-
тенсивности влагоотдачи ячеистым бетоном jm.
В общем виде перенос влаги в капиллярно-пори-
стом теле, каковым является ячеистый бетон, записы-
вается аналогично закону теплопроводности Фурье:
jm = - X , (20)
Jm m dn ’
где Лт - коэффициент влагопроводиости ячеистого бетона, зави-
сящий от особенностей строения капиллярно-пористой структуры;
d(?
y-ft— градиент потенциала переноса влаги, зависящий от величи-
ны послеавтоклавиой влажности ячеистого бетона и его равновес-
ной влажности при заданной относительной влажности окружаю-
щей среды.
Напряжения, возникающие в силикатном камне
ячеистого бетона в результате влагообменных процес-
сов, пропорциональны интенсивности влагоотдачи ма-
териала:
= f(im). (21)
Суммарные напряжения, возникающие в силикат-
ном камне ячеистобетонных изделий после автоклав-
ной обработки, равны:
6=^+6^ (22)
Если эти напряжения превышают предел прочно-
сти силикатного камня при растяжении то в нем
86
возникают микротрещины, которые являются очагами
развития трещин и разрушения материала в эксплуа-
тационных условиях.
Анализ зависимостей (19)-(21) показывает, что ве-
личина напряжений, возникающих в ячеистобетонных
изделиях, может быть уменьшена за счет: формирова-
ния рациональной структуры силикатного камня; сни-
жения анизотропии свойств ячеистого бетона и, следо-
вательно, повышения значения величины коэффици-
ента Пуассона; формирования рациональной пористой
структуры, характеризующейся минимальным содер-
жанием микрокапиллярной пористости; снижения
температурного градиента; уменьшения градиента по-
тенциала переноса влаги за счет снижения послеавток-
лавной влажности ячеистого бетона или же повыше-
ния относительной влажности окружающей среды.
Из перечисленных приемов технологически наибо-
лее просто осуществимы последние два путем выгруз-
ки ячеистобетонных изделий из автоклава в специаль-
ные туннели, в которых влажность поддерживается на
уровне Р/1р= 55 — 65%, а температура 60 — 70°С. Вы-
держка готовых изделий в таких туннелях в течение
2 — 4 ч позволяет повысить прочность изделий при
сжатии до 20%, при изгибе до 25%. При этом наибо-
лее существенный прирост прочности наблюдается для
ячеистого бетона с более низкой плотностью. Одновре-
менно отмечается повышение модуля упругости яче-
истого бетона. Это позволяет заключить, что дефект-
ность структуры силикатного камня уменьшается.
Изучение морозостойкости ячеистобетонных образ-
цов плотностью 500 — 700 кг/м3, подвергнутых после
автоклавной обработки выдержке в подобных релакса-
ционных камерах (туннелях), показало, что они вы-
держивают на 10 — 15 циклов Мрз больше, чем анало-
гичные образцы без выдержки в таких камерах.
2.4.7. Отделка поверхности ячеистобетонных
изделий
Архитектурная выразительность зданий и сооруже-
ний из ячеистобетонных изделий, а также эксплуата-
цибнная стойкость последних зависят от качества за-
щитно-декоративной отделки.
Защитно-декоративные покрытия, предназначен-
ные для отделки наружной поверхности ячеистобетон-
87
ных изделий должны удовлетворять следующим основ-
ным требованиям [19]: водонепроницаемость, характе-
ризуемая количеством воды, просачиваемой через 1 м2
поверхности покрытия за 24 ч, не должна превышать
2,5 л/м2; адгезия покрытий к ячеистому бетону, ха-
рактеризуемая прочностью нормального сцепления,
должна соответствовать условию Нсцнач’ > O,1RC3K, а по-
сле 14 дней R > 0,6 МПа, морозостойкость должна
быть не менее 35 циклов.
Важным показателем является сопротивление па-
ропронйцанию — Rn (м2/ч мм рт.ст/г), которое не толь-
ко влияет на поддержание в помещении нормального
температурно-влажностного режима, но и решающим
образом влияет на интенсивность углекислой коррозии
и соответственно карбонизационную стойкость яче-
истых бетонов.
Сопротивление паропроницанию определяют по
формуле:
Rn = ' (23)
где 8 — толщина защитно-декоративного слоя, м; JU — коэффици-
ент паропроницаемостн отделочного слоя,г/(м’ч мм рт.ст.).
Для наружных отделочных покрытий Rn < 4 м2/ч
мм рт.ст/г. При этом в расчетах исходят из величины
предельно допустимого приращения влажности яче-
истого бетона в ограждающей конструкции, которая за
период влагонакопления не должна превышать 6% по
массе [19].
Наибольшее распространение получили следующие
способы заводской отделки ячеистобетонных изделий.
ч Отделка в процессе формования каменистыми дроб-
леными материалами фракций 10 -- 20 и 20 — 40 мм.
Процесс отделки стеновых панелей этим способом
включает: укладку на дно формы песчаного подстила-
ющего слоя высотой около половины диаметра средней
фракции дробленого материала; укладку и втаплива-
ние последнего, установку арматуры и заливку формы
ячеистобетонной смесью, автоклавную обработку и
очистку лицевой поверхности изделия.
В качестве отделочных материалов используют:
гранитный и известняковый щебень, дробленый туф, а
также искусственные материалы — бой стекла, эрклез,
глазурованный керамзитовый щебень и др.
Отделка плиточными материалами получила в
стране довольно большое распространение. Этот способ
88
отделки включает укладку ковровой плитки на поддон
формы, установку арматурных каркасов и заливку
формы ячеистобетонной смесью. После автоклавной об-
работки поверхность очищается от бумаги. Для облег-
чения этого процесса, в частности, исключения зама-
чивания поверхности горячей водой и чистку ее метал-
лическими щетками на ряде заводов используются
клеевые составы, которые разлагаются при автоклав-
ной обработке, обеспечивая отслоение бумажной осно-
вы облицовочного коврика от плитки.
Состав клея, по данным [19], в кг: технический
крахмал —1; фтористый натрий — 0,04; вода — 10. К
тому же этот клей в 3,5 раза дешевле животного.
Рельефная отделка поверхности получила в послед-
ние годы развитие как в Советском Союзе, так и за ру-
бежом. Наличие на ячеистобетонных панелях впадин
и выступов позволяет устранить монотонность плоских
поверхностей, замаскировать возможные дефекты за
счет чередования света и тени.
Рельефная поверхность придается изделиям с по-
мощью матриц, укладываемых на дно формы или
рельефообразующих материалов: дробленого камня, об-
резков гнутой арматуры, цильпебса, либо прокладкой
целлофановой пленки. Отмечается [19], что примене-
ние метода рельефного тиснения позволяет не только
улучшить декоративность поверхности, но и способст-
вует повышению трещиностойкости изделий.
Отделка панелей после автоклавной обработки вы-
полняется, как правило, непосредственно на предприя-
тиях на механизированных конвейерных линиях пу-
тем окраски; нанесением тонкослойных декоративных
штукатурок, приклеиванием декоративных дробленых
или плиточных материалов.
Отделка ячеистобетонных панелей на этих линиях
осуществляется в основном при их горизонтальном пе-
ремещении через посты фрезерования и очистки повер-
хности; шпаклевки и заделки дефектов; нанесения от-
делочных слоев и сушки.
Составы отделочных покрытий, технология их на-
несения, основные требования к ним и методы контро-
ля качества защитно-декоративных покрытий ячеисто-
бетонных изделий подробно рассмотрены в СН 277-80
и работе [19].
Наряду с отделкой ячеистобетонных изделий в за-
водских условиях на специализированных конвейер-
89
ных линиях, практикуется отделка поверхностей на
строительной площадке специальными лакокрасочны-
ми или штукатурными составами, а также экранная
отделка плитами.
В последнем случае защитно-отделочный экран ус-
танавливается на наружной стороне на расстоянии не
менее 20 мм от поверхности панели с таким расчетом,
чтобы площадь вентилируемых отверстий была не ме-
нее 0,3% от площади экранной панели.
Экранированные ячеистобетонные панели с обли-
цовкой на относе из стеклянных витрин и профилиро-
ванных алюминиевых листов применены при строи-
тельстве зданий на Калининском проспекте г. Москвы,
в аэропорту Домодедово, на Ижевском автомобильном
заводе.
Львовским филиалом Укрниистромпроект предло-
жена отделка ячеистобетонных изделий минеральными
солями, основанная на обработке поверхности раство-
рами сернокислых, солянокислых и азотнокислых со-
лей меди, железа и хрома, которые взаимодействуя с
гидросиликатами, гидроалюминатами и гидроксидом
кальция образуют цветные нерастворимые в воде сое-
динения аналогичные минералам малахита, азурита,
гематита, а также гидроксиды меди, железа и хрома,
придающие бетону оригинальную окраску. Отмечается
[19], что при таком способе отделки прочность ячеисто-
бетонных изделий в возрасте 28 сут повышается на 10-
30%, а в результате уменьшения паро- и водонепрони-
цаемости увеличиваются водостойкость и морозостой-
кость.
Как уже отмечалось, наружная отделка ячеистобе-
тонных изделий предназначена не только для прида-
ния им архитектурной выразительности, но и в боль-
шей мере, чем для тяжелых и легких цементных кон-
струкций, ей отводится роль защитного/ покрытия.
Для повышения карбонизационной стойкости и тре-
щиностойкости крупноразмерных газосиликатных из-
делий и конструкций за счет снижения интенсивности
карбонизации углекислым газом воздуха их поверх-
ность целесообразно оштукатуривать известьсодержа-
щими составами, которые, активно реагируя с угле-
кислым газом, как бы отфильтровывают его из возду-
ха и позволяют за счет этого регулировать концентра-
цию СО2 в толще изделий. При этом создаются такие
условия, при которых суммарные деформации влажно-
90
стной и карбонизационной усадок не превышают пре-
дельную растяжимость силикатного камня, а интен-
сивность этих деформаций не выше релаксационной
способности материала, что в итоге обеспечивает его
удовлетворительную трещиностойкость.
Например, газосиликатные блоки и панели, выпу-
скаемые в цехе силикальцита треста ’’Одесстрансстрой”
Минтрансстроя СССР и используемые при строительст-
ве жилых домов в городах Одессе, Херсоне, Николаеве
и Черкассы, были с внутренней и наружной сторон
оштукатурены известковопесчаными смесями такого
же состава, что и при производстве газосиликата.
Состав газосиликатной смеси, % по массе
Активность смеси (по содержанию активных
СаО + MgO)......................................... 16-17
Песок кварцевый с содержанием SiO2 > 98% удельной поверх-
ностью 60-90 м^/кг................................остальное
Основные свойства газосиликатных изделий:
средняя плотность........................... 800-900 кг/м"
марка по прочности (класс бетона)..................50 (В3,5)
морозостойкость.............................более 3 5 циклов
После 15-летней эксплуатации из панелей жилых
зданий были отобраны керны (образец 1), которые на»
ряду с газосиликатными образцами (образец 2), изго-
товленными по тем же составам и режимам автоклав-
ной обработки, после 4-месячного выдерживания
в цехе были подвергнуты физико-химическим исследо-
ваниям.
Установлено, что прочность газосиликата стеновых
панелей за 15-летний период снизилась не более чем
на 15%. При этом не отмечено трещинообразования
панелей или отслоения фактурного слоя.
С применением комплексного метода анализа высо-
кополимеризованных силикатов определена степень
полимерности структуры кремниекислородных анио-
нов (ККА) гидросиликатов кальция (ГСК) по значени-
ям средней основности ККА-Х.
Результаты химического анализа образцов газоси-
ликата позволили установить, что за 15 лет эксплуата-
ции в результате естественной карбонизации содержа-
ние СО2 (образец 1) увеличилось почти вдвое — с 8,6%
(образец 2) до 14,4% по массе.
Фотометрический анализ кислоторастворимой час-
ти кремнезема образцов (после обработки 0,1 н раство-
ром НС1) показал, что средняя основность ККА близка
к 1 (табл. 12), что характерно для линейных полиме-
91
Таблица 12. Характеристика молекулярно-массового
распределения ККА в фильтратах газосиликатных образцов,
обработанных 0,1 н раствором НС1
Обра- зец Параметры молекулярно-массового распределения ККА в фильтратах
Доля фракции ККА, % масс. Средняя основ- ность фракции Средняя ос- новность ККА в фильтрате Хобщ.
Ди- I Олиго- I Поли- мера I мера 1 мера *ол. | *пол.
1 21,8 17,3 60,9 1,167 0,747 0,984
2 16 28,2 55,8 1,226 0,854 1,062
ров типа волластонита. Средняя основность ККА у об-
разца 1 несколько ниже, чем у образца 2 (см.табл. 12),
за счет значительного уменьшения содержания олиго-
мерной фракции ККА, а также снижения основности
(т.е. увеличения степени полимеризации) высокополи-
мерной фракции. Если же сравнивать величины содер-
жания различных фракций по отношению к общему
количеству кремнезема, содержащемся в образце, то
наблюдается практически одинаковое содержание ди-
мерной фракции и значительная обедненность образца
1 олигомерной фракцией (см.табл. 12). Очевидно, что
процессы обогащения кремнеземом гидросиликатов
кальция в процессе эксплуатации, в условиях отсут-
ствия интенсивного воздействия углекислого газа воз-
духа, происходят в основном за счет олигомерной
фракции.
По результатам термогравиметрического и химиче-
ского анализов были рассчитаны основности ККА по
водороду и остаточные основности ККА по кальцию
(табл. 13).
Приведенные данные показывают, что псевдомор-
фоза образца 2 как по водороду, так и по кальцию вы-
Таблица 13. Характеристики состава образцов газосиликата
и полимерной структуры ККА псевдоморфозов образцов
(после их кислотной обработки)
Обра- зец Общее содер- жание Н2О, % масс. Содержа- ние квар- ца, % масс. Общая основность ККА в гид- росиликатах кальция образцов
х“ 1 Хса Cd 1 х « общ
1 10,5 16 0,25 0,148 0,396
2 11,2 18,4 0,28 0,153 0,433
92
ше, чем у образца 1. Это свидетельствует о том, что в
течение 15 лет эксплуатации протекавшие процессы
полимеризации ККА затронули также и наиболее
сильно заполимеризованную часть силикатных анио-
нов новообразований.
Термогравиметрическим анализом установлено, что
свободная СаО в обоих образцах отсутствует. Первич-.
ного СаСО3 в образцах содержится соответственно 3 и
2,9%. Остальной карбонат кальция вторичного проис-
хождения и может быть отнесен к составу цементиру-
ющих новообразований.
В результате комплексного химического анализа
состава образцов газосиликата установлено, что цемен-
тирующие новообразования в образце 1 представлены
в основной массе низкоосновными гидросиликатами
типа CSH (I). В результате замедленной естественной
карбонизации в течение 15 лет образующийся при раз-
ложении гидросиликатов гель поликремневой кислоты
вступает в химическое взаимодействие с высокооснов-
ными гидросиликатами кальция типа C2SH2, что при-
водит к снижению их основности. Одновременно с
этим отмечается увеличение степени полимеризации
ККА, главным образом, за счет перехода олигомерной
фракции ККА в полимерную и усиления процессов по-
лимеризации последней.
Таким образом, использование газосиликатных из-
делий (на основе композиций из извести и песка), ош-
тукатуренных известьсодержащими составами, позво-
ляет за счет снижения интенсивности естественной
карбонизации в первые годы эксплуатации, до дости-
жения изделиями равновесной с окружающей средой
влажности -- W = 5 -- 6% по массе, обеспечить их
удовлетворительную эксплуатационную стойкость.
За рубежом широкое распространение получило
производство крупноразмерных ячеистобетонных изде-
лий и конструкций полной заводской готовности. На-
пример, фирма ’’Мисава” (Япония) выпускает блок-
секции из ячеистого бетона с отделкой поверхности пу-
тем набрызга декоративного слоя. Организовано также
производство изделий с рельефной поверхностью пере-
менной толщины.
На предприятиях ФРГ особое внимание уделяется
подготовке поверхности под отделку. В частности, для
придания водонепроницаемости изделия в два приема
пропитываются низкомолекулярной полиуретановой
смолой.
93
Заслуживает внимания способ отделки ячеистобе-
тонных изделий покрытиями из стеклофиброцемента
или стекловолокном на клеевой основе. Например, в
ГДР для отделки поверхности используют покрытие
на основе стеклоткани, которое позволяет исключить
раскрытие и распространение поверхностных трещин и
гарантирует срок сохранности отделки до 20 лет.
В ЧССР одним из основных критериев качества от-
делки является диффузионное сопротивление, величи-
на которого принята равной сопротивлению диффузии
ячеистобетонного элемента толщиной 0,5 м и должна
обеспечить достижение конструкцией равновесной
влажности за 3 — 4,5 года эксплуатации.
Основные требования, предъявляемые к покрытиям
стандартами ЧССР (для покрытий 1 класса): прочность
сцепления — 0,3 МПа, морозостойкость — 25 циклов,
водопроницаемость — 1 кг/м2 ч, максимальное сопро-
тивление диффузии — 1,5 м, сопротивление мокрому
истиранию — 60 мин.
В связи с повышением требований к теплозащит-
ным показателям стеновых материалов в зарубежной
практике все более широкое распространение приобре-
тают легкие теплоизоляционные штукатурные раство-
ры для внутренней отделки ячеистобетонных изделий.
Например, в ФРГ за счет применения теплоизоля-
ционной штукатурки теплопроводность стены снижена
до 0,06 Вт/(м °С). Теплоизоляционные растворы и шту-
катурки поставляются на стройки в виде сухих смесей.
Расширяется целевое назначение штукатурных по-
крытий ячеистобетонных изделий. В частности, кроме
защиты от увлажнения, агрессивного воздействия уг-
лекислого газа воздуха, штукатурные покрытия могут
способствовать повышению огнестойкости конструкций
и, что особенно важно, обеспечивать надежную защиту
от радиационных излучений. Исследованиями швед-
ского института радиационной защиты установлено,,
что радиоактивный газ — радон содержится во всех
строительных материалах. Особенно это характерно
для материалов, прошедших высокотемпературный об-
жиг или содержащих такие компоненты. При этом,
хотя доля радия и образующегося при его распаде ра-
дона незначительна, особенно в силикатных автоклав-
ных материалах, наличие штукатурного покрытия в
сочетании с обоями, предпочтительно пластмассовым,
позволяет снизить выделение радона приблизительно
вдвое.
94
2.4.8. Хранение и транспортировка
Эксплуатационные показатели ячеистобетонных
изделий в значительной мере зависят от условий их
транспортировки и хранения. Прежде всего это касает-
ся защиты изделий от увлажнения. Так как последнее
приводит не только к снижению прочностных показа-
телей, но и, как это будет подробно рассмотрено даль-
ше, резко ухудшает теплозащитные свойства ячеисто-
бетонных изделий и микроклимат в помещении. В
этой связи необходимо не только добиваться макси-
мального снижения послеавтоклавной влажности (до
равновесной с окружающей средой), но также исклю-
чить возможность увлажнения изделий в процессе хра-
нения и транспортировки.
Прежде всего это касается теплоизоляционных из-
делий, акустических плит и стеновых блоков, которые
из-за отсутствия защитного покрытия, высокой пори-
стости и коэффициента поверхности (отношение вели-
чины поверхности к объему) обладают повышенной
склонностью к увлажнению при контакте с водой и ее
парами.
В этой связи заслуживает внимания опыт зарубеж-
ных фирм, которые осуществляют упаковку стеновых
ячеистобетонных блоков в полиэтиленовую усадочную
пленку на специальных автоматизированных линиях.
Для упаковки теплоизоляционных и акустических
плит, стеновых ячеистобетонных блоков, выпускаемых
на предприятиях Советского Союза, целесообразно в
качестве базового варианта использовать комплект
оборудования, разработанного во ВПНИИтеплоизоля-
ция. Оно предназначено для упаковки минераловат-
ных плит в термоусадочную полиэтиленовую пленку и
применено на Ахтмеском комбинате стройматериалов
Госстроя ЭССР. Комплект оборудования (рис. 15) вклю-
чает: пакетировщик (1), рольганг (2), толкатель (3),
упаковочную машину (4), усадочную камеру (5), каме-
ру охлаждения (6) и конвейер (7). Оборудование для
упаковки вписывается в технологическую линию про-
изводства стеновых блоков независимо от того исполь-
зуются ли тупиковые или проходные автоклавы, и по-
зволяет полностью автоматизировать процессы съема,
штабелировки, упаковки блоков и укладки их в кон-
тейнеры.
Для перевозки стеновых блоков и перегородочных
плит из ячеистого бетона НИПИсиликатобетона разра-
95
Рис. 15. Комплект оборудования для упаковки плитных изделий
в термоусадочную пленку
ботан и выпускается специальный контейнер [1], кото-
рый состоит из деревянного поддона, левого и правого
оснований и натяжного устройства.
Техническая характеристика контейнера (РСТ ЭССР 144-73):
Габариты, мм:
длина...........................................1850
ширина........................................ 1340
высота с опущенными боковыми упорами............283
Размеры пакета,мм..........................1800x1200x1200
Количество транспортируемых изделий, шт................72
Объем транспортируемых изделий, м“....................2,6
Грузоподъемность контейнера, кг..................... 2200
Масса пустого контейнера, кг................... до 226
Стоимость одного контейиера, руб......................170
Применение контейнеров на ряде предприятий Со-
ветского Союза позволило практически исключить на-
личие изделий, поступающих на стройплощадку с око-
лами углов, ребер, а также поломанных плит.
НИПИсиликатобетона разработаны контейнеры
трех типоразмеров для перевозки стеновых панелей из
ячеистого бетона (РСТ ЭССР 146-73). По сравнению с
перевозкой панелевозами контейнерная перевозка по-
зволяет увеличить коэффициент испбльзования грузо-
подъемности автомобилей.
2.5. ПРОИЗВОДСТВО ЯЧЕИСТОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
ПО РЕЗАТЕЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
В СССР, как и во многих странах мира, широкое
развитие получает производство ячеистобетонных из-
делий по резательной технологии. •
96
Применение прогрессивной резательной технологии
в отличие от формования изделий в индивидуальных
формах позволяет осуществлять производство всего ас-
сортимента изделий из ячеистого бетона в формах од-
ного-двух типоразмеров; проводить автоклавную обра-
ботку массивов на специальной запарочной решетке
без бортоснастки, что способствует увеличению обора-
чиваемости форм и снижению металлоемкости парка
форм в 2 — 3 раза; повысить до 0,4 — 0,45 коэффици-
ент заполнения автоклава и соответственно снизить на
20-30% удельные энергозатраты на 1 м3 ячеистобетон-
ных изделий; увеличить производительность формо-
вочных линий до 2 раз за счет увеличения объема фор-
муемых массивов ячеистобетонного сырца.
В СССР основной объем изделий по резательной
технологии выпускается на отечественном оборудова-
нии ”Универсал-60”, созданном НИПИсиликатобетона,
которое в серийном исполнении получил название
СМС-300 (301).
Комплект оборудования и оснастки для производст-
ва изделий из ячеистого бетона по резательной техно-
логии предназначен для доавтоклавной разрезки мас-
сивов на стеновые блоки, перегородочные плиты и ар-
мированные панели, плиты покрытия и перекрытия.
Он включает резательную машину для продольной и
поперечной резки массива, захват для подъема и пере-
мещения массивов, автоклавные решетки и специаль-
ный захват для их транспортировки.
В комплекте предусмотрены формы трех видов:
стационарные для агрегатно-поточной линии; вагонет-
ки для конвейерной линии, работающей по вибротех-
нологии, переставляемые краном при использовании
виброформования на вибрационных или ударных пло-
щадках [7].
В последнем случае после заливки в формы яче-
истобетонной смеси и ее вибровспучивания массив, до-
стигший необходимой пластической прочности, захва-
том передается на стол резательной машины. Разрезка
массива осуществляется при значении пластической
прочности 0,03 — 0,035 МПа. Разрезанный в трех на-
правлениях массив вместе с решеткой снимается с
рабочего стола и устанавливается на автоклавную те-
лежку.
Для ритмичной работы линии очень важно обеспе-
чить достижение массивом указанной пластической
407—4
97
ВРЕМЯ ВЫДЕРЖКИ МАССИВА ПОСЛЕ ВСПУЧИВАНИЯ, МИН
ч©
X
о
Рис. 16. Кинетика нарастания пластической прочности
ячеистобетонного массива в зависимости от состава
сырьевой смеси и температуры воды н затворения
1, 2, 3, 4, 5 — номера массивов (табл. 13)
прочности за определенный период времени, к момен-
ту разрезки.
В табл. 13 — 14 и на рис. 16 приводятся результа-
ты исследований влияния содержания в смеси актив-
ной СаО, величины В/Т, температуры воды затворения
и смеси в момент заливки на консистенцию ячеистобе-
тонной смеси и изменение во времени температуры и
пластической прочности ячеистобетонного массива
средней плотностью 650 кг/м3. В исследованиях ис-
пользовалась негашеная известь активностью 77%,
температурой гашения 80°С и скоростью гашения 9
мин. Формование осуществлялось по комплексной виб-
рационной технологии. Разрезка массивов проводилась
с использованием комплекта оборудования ’’Универ-
сал-60”.
Как следует из приведенных данных, содержание
активной СаО в пределах 14 — 16% приводит к интен-
сивному разогреву и набору ячеистобетонным массивом
пластической прочности. Это явилось причиной появ-
ления в поверхностных слоях массива визуально на-
блюдаемых-трещин, некачественной разрезки и обрьь
ва струн.
Попытки снизить максимальную температуру или
замедлить скорость нарастания пластической прочно-
сота ив- см
Зя* }
са ст х '1 1
* . 1
S „ _ с | Hggoa 1 О о S О
L С X О Е Н О 1 1
ст ! сх • -
S s Я ° । Е я о ” X 1 S s и ।
Н н о X X О 1 1
h 1
1 • И • I ^9 '
&й<3 1 и о S о „
О I I 1 1
СТ , 6 | О “ . ’
g “ Й 5
S СТ ст X 1 !
00
0,46
00
>
98
99
Таблица 14. Кинетика нарастания пластической прочности и изменения температуры'
ячеистобетонного массива с момента окончания вспучивания до его разрезки
100
сти за счет снижения температуры воды затворения ие
привели к ожидаемому результату (см.табл. 14).
Введение в сырьевую шихту добавки гипса в коли-
честве 1,5 — 3% позволило несколько замедлить ско-
рость разогрева, но конечная температура, по-прежне-
му, оставалась недопустимо высокой.
Наиболее эффективным оказалось снижение содер-
жания активной СаО до 12 — 13%, за счет увеличения
расхода цемента до 10%, что позволило регулировать
интенсивность разогрева ячеистобетонного сырца и ди-
намику нарастания пластической прочности путем из-
менения температуры воды затворения.
При указанном содержании в смеси активной СаО
для обеспечения необходимых условий вспучивания и
созревания ячеистобетонного сырца температура воды
затворения должна составлять 43 — 45°С.
НИПИсиликатобетона на базе комплекта резатель-
ных агрегатов ”Универсал-60” с использованием удар-
ной площадки разработан типовой проект механизиро-
ванной линии по производству стеновых ячеистобетон-
ных блоков.
Проект рассчитан на строительство специализиро-
ванных цехов производительностью 80 тыс. м3 в год
стеновых блоков, а также пригоден для привязки на
территории существующих заводов силикатного кир-
пича во всех районах Советского Союза, кроме районов
повышенной сейсмичности и вечной мерзлоты [7].
Возможность привязки проекта цеха к заводам по
выпуску силикатного кирпича значительно облегчает
решение вопросов обеспечения производства основны-
ми сырьевыми материалами (известью и песком) и
размещение паросилового хозяйства. Более того, в це-
лях поощрения производства стеновых ячеистобетон-
ных блоков, которые по затратам на организацию про-
изводства, себестоимости и эффективности примене-
ния значительно превосходят силикатный кирпич,
производство 1 м3 блоков приравнивается к 1 тыс.
шт. полнотелого кирпича, хотя объем последних со-
ставляет 2 м3.
Применительно к производству стеновых блоков по
виброрезательной технологии перспективной является
разработанная НИПТИ ’’Мосмаш” НПО ’’Мосгормаш”
совместно с ВНПО стеновых и вяжущих материалов
конвейерная линия, разработчики которой удостоены
премии Совета Министров СССР за 1988 г.
101
Рис. 17. Схема технологической линии с разрезкой массива на фор-
мовочном поддоне
1 - смеситель; 2 - форма; 3 - виброплощадка; 4 - конвейер
выдержки; 5 - установка разборки форм; 6 - устройство под-
резки массива; 7 — устройство для снятия горбушки; 8 — ма-
шина продольно-поперечной разрезки; 9 - накопительный кон-
вейер; 10 - автоклавная тележка; 11 - автоклав; 12 - установка
разборки автоклавных тележек; 13 — линия возврата автоклав-
ных тележек; 14 - конвейер возврата поддонов; 15 - склад го-
товой продукции; 16 — установка для сборки форм; 17 — линия
возврата бортоснастки; 18 — конвейер подачи форм; 19,— установ-
ка для смазки форм
Работа линии, принципиальная схема которой при-
ведена на рис. 17 [9], осуществляется следующим обра-
зом. Ячеистобетонная смесь загружается в смесители
мостового типа (1), которые перемещаются по подвес-
ным путям поперек линии формования. Формование
ячеистобетонного сырца осуществляется в формах (2)
на виброплощадках (3). Вызревание ячеистобетонного
сырца до набора им пластической прочности достаточ-
ной для раскрытия форм происходит на конвейере (4)
обычно в течение 60 мин. На специальной установке
(5) производится раскрытие формы и выдвижение под-
дона с массивом. Поддон с массивом подается на уста-
новку, где происходит его калибровка по высоте (6) и
снятие горбушки (7), а бортоснастка по линии возвра-
та (18) подается к началу конвейера на установку
сборки форм (17). После этого массив попадает на реза-
тельную машину (8), где происходит его разрезка пи-
лящими струнами при опускании специальной рамы.
При этом, как отмечают авторы [9], разрезка может
осуществляться на одной машине, где струны для про-
дольной и поперечной резки разнесены по высоте, ли-
бо на двух машинах продольной и поперечной разрез-
102
ки. Поддон с разрезанным массивом поступает затем
на конвейер комплектации (9) и переносится на авто-
клавную тележку (10). После гидротермальной обра-
ботки (11) автоклавная тележка поступает на пост раз-
борки (12), где автоклавные тележки освобождаются от
изделий и поддонов и по линии возврата (13) подаются
на пост комплектации.
Освободившиеся поддоны по линии возврата (14)
поступают на пост сборки форм (17), проходя по пути
пост чистки поддонов (16), а готовые изделия с поста
разборки (12) подаются на склад готовой продукции
(15). Собранные формы с поста сборки (17) посту-
пают на конвейер (19) и перемещаются на вибропло-
щадку (3).
Существенными преимуществами этой линии явля-
ются: отсутствие крановых операций по переноске мас-
сива, как это принято на линии ”Универсал-60”; воз-
можность разрезки массива во всех направлениях на
собственном поддоне, а также широкий интервал пла-
стической прочности сырца 0,015-0,035 МПа, при ко-
торой осуществляется разрезка. Последнее обстоятель-
ство очень важно как с точки зрения обеспечения рит-
мичности работы линии, так и с точки зрения жест-
ких ограничений к качеству сырья, прежде всего ха-
рактеристик используемой извести, а также состава
ячеистобетонной смеси.
Отличительной особенностью этой линии является
длина формуемого массива (форм), которая равна 3 м.
Принятие такой длины позволило не только отказать-
ся от переноски массивов, но и повысило надежность и
безопасность ведения технологического процесса [9].
В зависимости от размеров автоклава авторами [9]
предложены схемы его рационального заполнения мас-
сивами на формовочных поддонах (рис. 18). Показано
[9], что для автоклавов диаметром 2000 и 2600 мм ис-
пользование перспективного массива высотой 1200 мм
позволяет увеличить коэффициент заполнения авто-
клава, по сравнению с массивом высотой 600 мм, с
0,34 -- 0,36 до 0,39 -- 0,48 (табл. 15). При этом пред-
ставляется возможным с использованием двух формо-
вочных постов создание высокопроизводительных ли-
ний мощностью 230 — 250 тыс. м3 в год при работе в
две смены и 350 — 400 тыс. м3 в год при трехсменной
работе [9].
103
Таблица 15. Коэффициенты заполнения и мощность автоклавов
в зависимости от их размеров и габаритов ячеистобетонных массивов
Размеры автоклава, мм Габариты массивов, мм Количест- во масси- вов в авто- клаве Коэффи- циент за- полнения автокла- ва Расчетная мощность автоклава тыс. м3 в год
высота ширина
2000x1900 600 1200 изо 1330 10 6 , 0,34 0,48 9 13
2000x4100 1200 1330 13 0.48 33
600 изо 18 0,36 16
2600x1900 1200 1800 12 0,39 18
1200 1800 6 0,39 18
3600x2700 600 1200 2260 1500 24 16 0,38 0,32 45 40
г Рис- 18. Схема размещения массивов в автоклавах разного диаметра
104
Разработанная конвейерная линия по производству
стеновых ячеистосиликатных блоков мощностью 45-50
тыс. м3 в год эксплуатируется на Люберецком комби-
нате стеновых материалов и конструкций (Московская
обл.).
Значительный объем автоклавных ячеистых бето-
нов выпускается на заводах и цехах, построенных в
начале 60-х гг., которые оснащены кранами грузо-
подъемностью 5-10 т и автоклавами диаметром 2 и 2,6
м. Реконструкция и техническое перевооружение та-
ких предприятий, ориентированное на выпуск стено-
вых блоков по резательной технологии с использовани-
ем комплекта оборудования ’’Универсал-60”, представ-
ляет определенные трудности, связанные с низкой не-
сущей способностью строительных конструкций и кра-
нового оборудования [7].
Применительно к таким предприятиям НИПИси-
ликатобетона разработал и начал выпуск специального
комплекта оборудования типа ’’Силбетблок” для изго-
товления стеновых блоков и теплоизоляционных плит
на конвейерной линии без использования крановых
операций при переноске массивов. Производительность
линии 100-150 тыс. м3 в зависимости от количества и
размера автоклавов и режима работы линии.
Комплект оборудования рассчитан на применение
форм длиной и шириной не более 3 м со съемной борт-
оснасткой.
Технологическая линия состоит из конвейера со
стационарными машинами и перекладчика бортосна-
стки. Конвейер (рис. 19) представляет собой рольганг
или рельсовый путь с толкателем и включает следую-
щие агрегаты [7]: машины для чистки и смазки под-
донов, ударную виброплощадку для вибровспучивания
ячеистобетонной смеси, агрегат для срезки ’’горбуш-
ки”, машины для продольной и поперечной разрезки
массива, систему удаления отходов. Кроме этого, линия
оборудована специальными захватами для установки
массивов на автоклавные тележки в несколько ярусов,
съема готовой продукции с автоклавных тележек и ук-
ладки в специальные контейнеры. Управление обору-
дованием всей линии осуществляется с центрального
пункта.
Разрезка массивов может осуществляться при пла-
стической прочности 0,015-0,07 МПа, что практически
исключает обрыв пилящих струн. Такой широкий ин-
105
106
тервал пластической прочности обеспечивает соблюде-
ние ритмичности работы конвейерной линии даже в
случае значительных колебаний качества извести (ак-
тивности, температуры и скорости гашения).
Высокая надежность технологического оборудова-
ния, простота его эксплуатации и компактность кон-
вейерной линии являются основными достоинствами,
определяющими перспективность ’’Силбетблок”.
Одной иц трудностей, с которой часто приходится
сталкиваться при производстве ячеистобетонных изде-
лий по резательной технологии, является неравномер-
ное твердение сырца в форме после завершения вспу-
чивания. Это обусловлено главным образом существен-
ной разницей температур в центре и поверхностных
слоях массива, а также часто наблюдаемым различием
плотности по высоте массива.
В результате, в теле ячеистобетонного массива по-
являются зоны повышенной прочности, которые и яв-
ляются основной причиной обрыва режущих струн.
Более того, такие зоны часто являются очагами значи-
тельных структурных напряжений, возникающих в
теле массива при автоклавной обработке, и приводят к
микротрещинообразованию и снижению прочности и
эксплуатационной стойкости изделий.
Указанные явления особенно часто имеют место в
тех случаях, когда температура в цехе опускается ни-
же +18°С, либо заливка осуществляется в холодные
формы (t < 15°С).
В этой связи, как уже отмечалось, целесообразно
вызревание ячеистобетонных массивов осуществлять в
специальных туннелях с регулируемой влажностью и
температурой, которые целесообразно поддерживать на
уровне Р/Ро = 65 -- 75% и t = 55 — 60°С. Однако, учи-
тывая, что большинство отечественных заводов не обо-
рудованы подобными туннелями представляется целе-
сообразным использовать теплоизолированные формы
и предусмотреть их подогрев перед заливкой до темпе-
ратуры 40 -- 50°С, соответствующей температуре фор-
мовочной смеси, как это практикуется на заводах ряда
зарубежных фирм.
Широкого применения заслуживают автоматизиро- •
ванные конвейерные линии формования ячеистобетон-
ных массивов для изготовления калиброванных тепло-
изоляционных изделий и звукопоглощающих плит
”Силакпор-М” средней плотностью 250-300 кг/м3, раз-
работанные во ВНИИтеплоизоляция (г. Вильнюс). Осо-
107
бенностью такого производства является послеавток-
лавная разрезка массивов на калиброванные изделия.
Ячеистобетонные массивы формуют на Г-образных
поддонах, бортами форм служат резиновые ленты. При
этом каждый третий поддон снабжен колесами и ис-
- пользуется как вагонетка., На конвейерах осуществля-
ется чистка и смазка поддонов, формование массивов,
срезка ’’горбушки” и разрезка массива на блоки-заго-
товки, штабелировка поддонов. Производительность
линий по выпуску теплоизоляционных калиброванных
плит при двухсменной работе 50 тыс. м3 в год, линии
по выпуску плит ’’Силакпор” — 150 тыс. м2.
По резательной технологии на специальных лини-
ях для укрупнительной сборки осуществляется произ-
водство индустриальных крупноразмерных составных
панелей. Эти линии являются составной частью кон-
вейерных линий по изготовлению панелей полной за-
водской готовности.
Составные панели на этих линиях собираются из
нескольких исходных элементов, обжатых металличе-
скими тяжами, которые проходят через отверстия в
исходных элементах. При сборке панелей, которые
имеют длину до 6,4 м и могут быть глухими или с
оконными и дверными проемами, швы между элемен-
тами заполняются полимерцементным раствором тол-
щиной 2-3 мм.
Укрупнительная сборка и окончательная доводка
изделий включают следующие операции.
Исходные элементы (пакеты с поясными и просте-
ночными элементами) со склада мостовым краном по-
даются и устанавливаются на тележки. После нанесе-
ния клеевого раствора (мастики) исходные элементы
поступают на пост укрупнительной сборки, где специ-
альным укладчиком подаются на поворотный стенд-
рольганг, который в это время находится в вертикаль-
ном положении. После этого стенд-рольганг приводит-
ся в горизонтальное положение, при котором в отвер-
стия исходных элементов вводят металлические тяжи
и натягивают их специальным тарировочным гайко-
вертом. Затем составная панель поступает на пост до-
водки, где подвергается калибровке и нарезке по пери-
метру требуемого профиля (паза или фаски) фрезер-
ным агрегатом.
Лицевые поверхности составных панелей проходят
подготовку под отделку (выравнивание и очистку от
108
пыли), после чего наносят окрасочные слои, декора-
тивную присыпку и подвергают сушке. После нанесе-
ния отделочного слоя и его закрепления панель пере-
ворачивается ’’лицом вниз” и внутренние поверхности
отделывают специальными шпаклевочными составами.
Затем панели переводят в вертикальное положение и
подают на конвейер, где происходит установка
оконных, дверных блоков и окончательная доводка
панелей.
Для заводской отделки ячеистобетонных панелей
можно использовать комплект высокопроизводитель-
ных стационарных машин (КСОМ) с высокой степенью
механизации всех технологических операций. Комп-
лект оборудования КСОМ включает [1]: универсальную
грунтовочно-зачистную машину, которая готовит по-
верхность под отделку, осуществляет пропитку обрабо-
танной поверхности грунтовочным составом с нанесе-
нием первого отделочно-шпаклевочного слоя; универ-
сальный агрегат, позволяющий получить гладкие, ше-
роховатые или ’’терразитовые” покрытия и осуществ-
ляющий также их фиксацию (закрепление); установку
для нанесения клеевых и других густых составов; ус-
тановку для очистки (осветления) воды с целью ее по-
вторного использования. Отделочные покрытия, полу-
ченные на линии КСОМ, характеризуются высоким
качеством и декоративностью, повышенной эксплуата-
ционной стойкостью и высокими защитными свойства-
ми по отношению к ячеистому бетону.
Комплект КСОМ снабжен контейнерами для хране-
ния и взвешивания сырьевых компонентов, а также
механизмами для приготовления пропиточных, грун-
товочных, отделочных и фиксирующих составов. Ком-
плект КСОМ обслуживают два оператора. Он может
быть установлен как на действующих, так и на вновь
строящихся предприятиях до производству ячеистобе-
тонных изделий и конструкций. Комплект машин
КСОМ эксплуатируется в одном из цехов производст-
венного объединения ’’Сморгоньсиликатобетон”.
109
2.6. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ СИЛИКАТНЫХ ЯЧЕИСТЫХ
МАТЕРИАЛОВ В СОВРЕМЕННОМ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Свойства, характеризующие качество ячеистых
материалов, можно подразделить на функциональные
(специфические) и строительно-эксплуатационные
(общие).
Основные функциональные свойства, выделяющие
ячеистые бетоны (материалы) среди других строитель-
ных материалов — высокие теплозащитные и акусти-
ческие показатели; огнестойкость и теплоемкость, ко-
торая исключает значительные температурные колеба-
ния в течение суток; способность поддерживать на ста-
бильном уровне относительную влажность внутри по-
мещений; низкая средняя плотность, которая обеспе-
чивает высокую сейсмоустойчивость конструкций, зда-
ний и сооружений.
Одним из основных показателей, регламентирую-
щим область применения силикатных ячеистых мате-
риалов, является средняя плотность. Значения послед-
ней могут колебаться от 200 до 1000 кг/м3. Соответст-
вующим образом меняется теплопроводность от 0,062
Вт/(м °С) до 0,27 Вт/(м °С), и назначение ячеистых бе-
тонов — от теплоизоляционных до конструкционных.
Средняя (кажущаяся) плотность основная норма-
тивная характеристика, характеризующая массу еди-
ницы объема материала вместе с порами, и представ-
ляет собой отношение массы сухого материала к его
объему.
Теплопроводность — способность проводить теплоту,
при температурах применения до 300°С, зависит от
средней плотности и влажности ячеистых бетонов и
возрастает с увеличением последней.
Величина фактической теплопроводности ячеистого
бетона (Аф) в зависимости от его влажности (W) может
быть определена по формуле Б.Н. Кауфмана:
Хф = W1 + W-8w/100%), (24)
где Д сух - теплопроводность высушенного до постоянной массы
ячеистого бетона, Вт/(м,оС); 5w - прирост теплопроводности на 1%
объемной влажности, %.
По данным НИИЖБА, <5 w в зависймости от сред-
ней плотности ячеистого бетона имеет следующие зна-
чения (табл. 16).
110
Таблица 16. Прирост теплопроводности на 1% объемной
влажности для ячеистого бетона различной плотности
Показатели
Средняя плотность, кг/м3
Прирост теплопроводности
на 1 % объемной влажности
Значения
300 400 500 600 700
8,2 8 7,2 7 6,3
Из табл. 16 следует, что по мере снижения средней
плотности прирост теплопроводности на каждый про-
цент увеличения объемной влажности возрастает на
большую величину. Например, при относительной
влажности окружающей среды Р/Ро — 0,5-0,6 равно-
весная влажности ячеистого бетона средней плотностью
600 кг/м3 достигает 5% по массе или 3% по объему.
Это, в соответствии с формулой (24) — при 3 ^—7%,
приводит к увеличению теплопроводности (Лф) на 21%
по сравнению с ячеистым бетоном, высушенным до по-
стоянной массы (Лсух).
• Вместе с этим в ряде докладов на международном
симпозиуме РИЛЕМ по автоклавным ячеистым бето-
на, состоявшегося в г. Лозанне в марте 1982 г., пока-
зано, что для ячеистых бетонов средней плотностью
490-870 кг/м3 прирост теплопроводности на каждый
1% увеличения влагосодержания по массе практически
не зависит от плотности бетона и составляет 5W=4%
или 8W=6% на 1% увеличения влагосодержания по
объему.
В связи с этим при изготовлении ячеистобетонных
изделий необходимо предусмотреть их защиту от ув-
лажнения в процессе перевозки, монтажа и эксплу-
атации.
Влажность ячеистого бетона после автоклавной об-
работки, в зависимости от принятой технологии фор-
мования, параметров и режимов автоклавной обработ-
ки может колебаться в значительных пределах — 10 —
15% до 25 — 40% по массе. Равновесная — влажность
стеновых конструкций, равная 5 — 6%, и перекрытий,
равная 3 — 5%, достигается в отапливаемых зданиях
или помещениях с хорошей вентиляцией через 1-2
года эксплуатации.
В зданиях же с плохой вентиляцией или неотапли-
ваемых помещениях может возникнуть проблема кон-
денсации влаги. Для снижения конденсации влаги,
вызванной миграцией влаги из теплого внутреннего
111
Рис. 20. Усадка ячеистого бетона
при изменении его влажности
помещения в направлении холодного наружного возду-
ха, стены и покрытия рекомендуется [5] отделывать
внутренней пароизоляцией, а снаружи отделывать вен-
тилируемой облицовкой, обеспечивающей высушива-
ние ячеистого бетона.
Уменьшение влажности ячеистого бетона до равно-
весной с окружающей средой сопровождается деформа-
цией усадки. На рис. 20 приведена характерная кри-
вая усадки силикатного ячеистого бетона при измене-
нии его влажности. Так как влажность ячеистого бето-
ну в реальных условиях эксплуатации практически
никогда не опускается ниже равновесной, то влажност-
ную усадку ячеистого бетона во многих зарубежных
странах обычно определяют по методике РИЛЕМ —
при уменьшении влажности образцов ячеистого бето-
на от водонасыщенного состояния до равновесного при
относительной влажности воздуха Р/Ро =0,43 и темпе-
ратуре +20°С.
Одним из основных показателей является показа-
тель предела прочности при сжатии и растяжении при
изгибе. Качество ячеистого бетона, как правило, оце-
нивают по значению показателя коэффициента конст-
руктивного качества (А), который определяется по
формуле:
А = Асж/ро • (25)
Долгое время за RC3K принимался показатель пре-
дела прочности при сжатии образцов-кубов с размером
ребра 10 см, высушенных до постоянной массы.
В настоящее время за RC3K принимается значение
показателя предела прочности образцов-кубков с раз-
112
мером ребра 15 см при влажности 10+2%. Авторы [8]
предложили этот показатель обозначать как коэффи-
циент прочности (Кн).
Между этим показателем и коэффициентом конст-
руктивного качества существует следующее соотноше-
ние: Кн =0,7А.
В частности, по данным за 1985-1987гг., средние
значения коэффициента прочности для стеновых пане-
лей из ячеистого бетона средней плотностью 700 кг/м3
составлял около 86; для панелей покрытий и чердач-
ных перекрытий средней плотностью 730 кг/м3 — 75;
для мелких стеновых блоков и перегородочных плит
из ячеистого бетона средней плотностью 650
кг/м3 — 93; для теплоизоляционных и акустических
плит — 78.
Ячеистый бетон характеризуется анизотропией
свойств, особенно прочности. В частности, прочность в
направлении перпендикулярном вспучиванию, в сред-
нем, на 15-20% выше прочности того же материала в
направлении, параллельном вспучиванию. Поэтому ис-
пытание ячеистого бетона должно проводиться в поло-
жении, соответствующем его работе в конструкции.
Прочность ячеистых бетонов зависит от влажности.
При увлажнении до 10% прочность силикатного яче-
истого бетона снижается в среднем на 25%. Дальней-
шее увлажнение до 40-50% по массе приводит к сни-
жению прочности до 40% по сравнению с прочностью
сухих образцов.
Известно, что любой процесс, приводящий к умень-
шению поверхностной энергии (произведения поверх-
ностного натяжения на величину полной поверхности),
протекает самопроизвольно.
Вследствие этого адсорбционные процессы (физиче-
ские или химические) самопроизвольны и приводят к
уменьшению свободной энергии системы.
Согласно теории физической адсорбции, развитой в
работах Дж.Гибсса, С.Брунауэра, М.М. Дубинина,
С.Грега и В.Синга, адсорбционное увлажнение матери-
алов определяется относительной влажностью окружа-
ющей среды, характером пористости и энергетическим
состоянием поверхности твердой фазы материалов. В
зависимости от характеристик последних двух факто-
ров при постоянной относительной влажности окружа-
ющей среды взаимодействие материала с водяными
парами будет протекать с различной степенью интен-
113
сивности, а следовательно, будет наблюдаться различ-
ная степень увлажнения его. Особенно важен вопрос
адсорбционного увлажнения материалов с развитой по-
верхностью и со структурой порового пространства, ха-
рактеризующейся большим объемом капиллярной по-
ристости, в которых при превышении некоторой кри-
тической величины относительной влажности окружа-
ющей среды начинается процесс капиллярной конден-
сации, приводящий к резкому возрастанию влажности
материалов. При этом для каждого материала сущест-
вует своя критическая величина относительной влаж-
ности, зависящая от характеристики структуры твер-
дой фазы и порового пространства. Для ячеистых бето-
нов она составляет Р/Ро=0,75.
Морозостойкость силикатных ячеистых бетонов мо-
жет меняться в значительных пределах — от 35 до 200
и более циклов попеременного замораживания и отта-
ивания. Она зависит не только от характеристик пори-
стой структуры, но и от качества структуры синтези-
руемого силикатного камня межпорового материала и
влагосодержания ячеистого бетона. В частности, отме-
чается [5], что микроразрушения в ячеистом бетоне
могут возникнуть при замораживании в том случае,
если влажность материала в каком-то его микрообъеме
превысит критическую. Например, для ячеистого бето-
на средней плотностью 500 кг/м3, полученного по тех-
нологии фирмы ’’Сипорекс”, критическая влажность
составляет около 40% по объему. В реальных условиях
транспортировки, монтажа и эксплуатации ячеистобе-
тонных изделий и конструкций увлажнение практиче-
ски никогда не превышает 25-30% по объему. Однако
развитая капиллярная пористость ячеистых бетонов не
исключает возможности их увлажнения до критиче-
ской влажности при длительном контакте незащищен-
ных поверхностей с водой. Например, фундаментные
блоки без гидроизоляции, при длительном выдержива-
нии стеновых блоков на стройплощадке под открытым
небом и т.д.
Не менее опасным, с точки зрения обеспечения мо-
розостойкости, является использование ячеистобетон-
ных изделий и конструкций без внутренней пароизо-
ляции в помещениях с относительной влажностью вы-
ше 0,75. В этом случае, если увлажнение в результате
миграции и конденсации влаги превалирует над высу-
шиванием ячеистого бетона, то влажность наружных
114
поверхностей окружающих конструкций может до-
стичь и даже превысить критическую. Это явление,
наблюдаемое в холодное время года, приводит к сни-
жению морозостойкости ячеистого бетона, что проявля-
ется в отслоении отделочного покрытия или разруше-
нии наружных поверхностных слоев изделий и конст-
рукций.
В связи с изложенным, применение ячеистобетон-
ных изделий и конструкций в климатических зонах с
отрицательной температурой наружного воздуха в
зимнее время должно предусматривать меры защиты
от возможного переувлажнения. В частности, это до-
стигается при создании условий, когда высушивание
значительно превышает увлажнение в результате миг-
рации и конденсации влаги в порах ячеистого бетона.
Очень ценным свойством ячеистых бетонов являет-
ся высокая огнестойкость. Предел огнестойкости (в ча-
сах) армированных конструкций зависит от степени
защищенности арматуры и времени нагрева ее до кри-
тической температуры — t=55O°C. Отмечается [5], что
во многих случаях конструктивные элементы из яче-
истого бетона после небольшого ремонта могут продол-
жать длительное время эксплуатироваться, снижая
убытки от пожара и способствуя быстрому восстановле-
нию разрушенных зданий. В ряде зарубежных стран
плиты из ячеистого бетона используют для защиты
стальных конструкций от огня и повышения огнестой-
кости бетонных конструкций.
Ячеистые бетоны ввиду развитой пористости и от-
носительно большого содержания сообщающихся пор
обладают высокими акустическими свойствами: звуко-
поглощающей и звукоизолирующей способностью.
Например, декоративно-акустические плиты ”Си-
лакпор” из ячеистого бетона средней плотностью 300 —
350 кг/м3 и имеют коэффициент звукопоглощения
0,35 — 0,7 при частоте звука 125 — 2000 Гц.
Стены из ячеистого бетона обладают высокой зву-
коизолирующей способностью. Например, при средней
плотности 400 — 500 кг/м3 и толщине 8 см звукоизо-
ляция стены составляет 32 — 34 дБ. Повышение плот-
ности ячеистого бетона до 900 — 1000 кг/м3 позволяет
повысить его звукоизоляцию в несколько раз.
В этой связи эффективным является использование
ячеистого бетона для возведения межквартирных и
межкомнатных перегородок в том числе и в монолит-
115
ном варианте на основе золоцементных или известко-
во-пуццолановых композиций.
Ячеистый бетон легко обрабатывается: режется,
сверлится, строгается, пробивается гвоздями. Это по-
зволяет получать из него декоративно-отделочные эле-
менты и панно для наружной и внутренней отделки
зданий и сооружений.
Основные требования по средней плотности, проч-
ности и теплопроводности, предъявляемые к автоклав-
ным ячеистым бетонам, согласно ГОСТ 25485-82 ’’Бето-
ны ячеистые. Технические условия”, приведены в
табл. 17.
Таблица 17. Значения показателей основных свойств автоклавных
ячеистых бетонов в соответствии с ГОСТ 25485-82
Назначение ячеистого бетона (вид бетона) Наименование показателей
средняя плот- ность, кг/м3 марка, кгс/см2 (М) класс бетона (В) теп лопров одно сть в сухом состоянии (X), Вт/(м-ОС) не более коэффи- циент па- ропрони- цаемости, г/М’Ч (не менее)
на песке на золе
300 5 0,35 0,07 0,07
Теплоизоля- 400 10 0,75 0,09 0,08 0,035
циоиный 500 25 1,5
15 1 0,10 0,09
10 0,75
35 2,5
600 25 1,5 0,12 0,11
15 1
Конструк- 50 3,5
ЦИиННО- 700 35 2,5 0,15 0,13
теплоизо- 25 1Л
ционный 75 5
800 50 3,5 0,18 0,15 0,013
• 35 2,5
100 7,5
900 75 5 0,21 0,17
50 3,5
150 10
1000 100 7,5 0,25 0,2
75 5
Конструк- 200 15.
ционный 1100 150 10 0,29 0,22
100 7,5
250 17,5
1200 200 15 0,33 0,25
150 10
116
Что же касается деформаций усадки, то стандарт
регламентируют величину полной усадки, определяе-
мой при высушивании ячеистого бетона до постоянной
массы, которая для ячеистых бетонов средней плотно-
стью Пл 500 — Пл 1200 на песке не должна превы-
шать
£®с,с 0,5 мм/м, а на золе —£§с,с«0,7 мм/м.
Вместе с этим, нам представляется целесообразным
при пересмотре указанного стандарта, с учетом реко-
мендаций РИЛЕМ и предложениями многих отечест-
венных ученых и исследователей, за величину влажно-
стной усадки ячеистого бетона принимать значения усад-
ки ячеистого бетона при высушивании от послеавток-
лавной до равновесной, соответствующей относитель-
ной влажности среды Р/Ро=0,43 при t=+20°C.
Применение силикатных ячеистых материалов
Ячеистые силикатные материалы нашли широкое
применение в различных областях современного строи-
тельства, что обусловлено специфическими особенно-
стями пористой структуры и соответственно многообра-
зием функционального назначения.
В частности, несущая способность ячеистых бетонов
при характерной для них низкой плотности достаточ-
на для изготовления ограждающих конструкций стен
и покрытий, элементов перекрытий и несущих элемен-
тов четырех-пятиэтажных зданий.
Высокие теплозащитные характеристики, огнестой-
кость, теплоемкость и влагоемкость обусловливают
уникальное сочетание в одном материале всех тех по-
ложительных качеств, которые в отдельности присущи
традиционным строительным материалам. При этом
низкая средняя плотность способствует снижению на-
грузки на фундамент и обеспечивает высокую сейсмо-
устойчивость зданий и сооружений, возведенных с
применением ячеистых бетонов.
Наиболее индустриальными конструкциями, ус-
пешно используемыми в крупнопанельном домострое-
нии, являются панели стен и покрытий жилых и про-
изводственных зданий.
Стеновые панели изготавливают применительно к
полосовой схеме или однорядной разрезке наружных
стен [8].
117
a)
Рис. 21. Составные стеновые панели из элементов, изготовляемых
по резательной технологии
а - основные панели стен промзданий; б - замкнутые на один плани-
ровочный модуль; в - замкнутые на два модуля; г - незамкнутые
Ш-образные панели стен жилых зданий
В первом случае они состоят из поясных элементов
шириной 1,2; 1,3; 1,4; и 1,5 м и длиной до 6,4 м, а
также простеночных элементов размерами 1,2x1,4 и
1,3x1,6 м (рис.21). Во втором случае панели выпуска-
ются высотой на этаж (2,8 м) и длиной, равной одному
или двум планировочным модулям (до 6 м), т.е. раз-
мерами на одно или два окна (рис.22). Эти панели ха-
рактеризуются полной заводской готовностью и поэто-
му являются наиболее индустриальными. Организация
впервые в мировой практике производства двухмо-
дульных панелей для стен жилых зданий стало воз-
можным благодаря применению автоклавов диаметром
3,6 м, выпуск которых также впервые был освоен в
Советском Союзе. Все это говорит о больших потенци-
Рис. 22. Стеновые панели, изготавливаемые и
индивидуальных формах
а, б - для гражданских зданий; в - для произ-
водственных зданий
118
альных возможностях отечественной технологии, высо-
ком уровне проектирования и научных разработок.
Стеновые панели жилых зданий полосовой разрез-
ки менее индустриальны, чем панели однорядной раз-
резки. При их применении на стройке приходится осу-
ществлять установку в проемы столярных изделий,
что очень трудоемко. Однако полосовые панели приме-
няются шире, чем двухмодульные, так как их произ-
водство проще и доступно тем заводам, на которых
имеются автоклавы малого диаметра (2 и 2,6 м). Сте-
новые панели полосовой разрезки для жилых зданий
производятся на более чем 20 заводах.
Стеновые панели для промышленных зданий
(рис.22,б), которых производится почти столько же,
сколько и для жилых, т.е. 500 тыс. м3 в год, имеют ос-
новные размеры 1,2x6 и 1,8x6 м. Имеются также до-
борные элементы шириной 0,9 м, простеночные и уг-
ловые элементы. Данные конструкции весьма рацио-
нальны, эффективны, широко применяются и удобны
в монтаже. На эти изделия имеются типовые чертежи,
утвержденные Госстроем СССР [8].
Стеновые панели из ячеистых бетонов для стен
сельскохозяйственных производственных зданий го-
раздо эффективнее панелей из легких бетонов и трех-
слойных панелей. Здания из ячеистобетонных конст-
рукций являются более теплыми, долговечными и та-
ким образом могут способствовать повышению продук-
тивности животноводства.
НИИ строительства Госстроя Эстонской ССР и НИ-
ИЖБ Госстроя СССР, обобщив имеющийся опыт и
проведя соответствующие исследования, в 1979 г. за-
кончили разработку и издали ’’Рекомендации по про-
ектированию и применению однослойных наружных
ограждающих конструкций из ячеистых бетонов в жи-
вотноводческих и птицеводческих зданиях”. Эти реко-
мендации были рассмотрены и одобрены секцией На-
учно-технического совета Госстроя СССР. Они являют-
ся новым существенным шагом в расширении приме-
нения ячеистых бетонов в сельскохозяйственном строи-
тельстве. Использование этих рекомендаций позволяет
более правильно проектировать различные животно-
водческие здания со стенами из ячеистобетонных пане-
лей и мелких блоков.
Новым направлениям являются предложения по
применению ячеистых бетонов в районах с- сейсмиче-
119
ским воздействием. В результате специальных исследо-
ваний НИИЖБа было доказано, что ячеистые бетоны
могут применяться в наружных стенах зданий при
строительстве их в сейсмоопасных районах. Были раз-
работаны соответствующие предложения для главы
СНиП II-7 ’’Строительство в сейсмических районах” и
в 1980 г. составлено ’’Руководство по проектированию
конструкций из ячеистых бетонов для строительства в
сейсмоопасных районах”.
В связи со строительством новых и реконструкцией
большинства старых предприятий с переводом их на
прогрессивную резательную технологию заслуживают
внимания разработки Ленпромстройпроекта, НИПИ-
силикатобетона и НИИЖБа по организации производ-
ства стеновых панелей промзданий по резательной
технологии. Применение этой технологии предъявляет
к армированию следующие специфические требования.
Необходима точная фиксация арматурных пространст-
венных каркасов в формах в подвешенном положении.
Концы поперечных стержней не должны выступать за
пределы продольных стержней, чтобы не вызывать об-
рыва режущих струн при работе резательной машины.
Требуется укрупнительная сборка панелей после их ав-
токлавной обработки, так как ширина панелей, фор-
муемых на резательных машинах типа ’’Универсал”,
равна 0,6 м, а наиболее распространенные панели дол-
жны иметь ширину 1,2 и 1,8 м (см.рис.21).
Рабочие чертежи панелей (шифр ЖБ-12-254/80
вып.1 и 2) разработаны с учетом этих требований. Они
предназначены для изготовления изделий преимуще-
ственно в виде составных панелей (шириной 1,2-1,8 и
2,4 м). Однако по ним могут изготавливаться и исход-
ные элементы панелей шириной 0,6 м.
При использовании новых стеновых панелей пром-
зданий сокращаются трудозатраты, приведенные за-
траты и стоимость монтажа, а также снижается рас-
ход стали (на 1,4 — 2,5 кг/м2 по сравнению с пане-
лями, изготовляемыми по типовым чертежам серии
1.432-14).
Распространение чертежей (ЖБ-12/254/80) поруче-
но Госстроем СССР Ленпромстройпроекту.
Наряду с разработкой составных стеновых панелей
промзданий продолжалась разработка составных стено-
вых панелей для жилых зданий. НИИСМИ и Киев-
ЗНИИЭП разработана номенклатура крупных блоков
120
из ячеистого бетона и на их основе типовые проекты
сельских и городских жилых домов. Стеновые блоки
включают: полосовые, простеночные, парапетные и по-
доконные элементы. В наружных элементах стен при-
менен ячеистый бетон марки по плотности и класса по
прочности (Д/В)=600/1,5, в элементах внутренних
стен — 800/3,5. Толщина всех элементов 300 мм. На
базе унифицированной номенклатуры крупных блоков
разработаны типовые проекты жилых домов серии 144
для 1- и 2-этажных сельских, 5- и 9-этажных город-
ских. В проектах сельских домов наружные и внутрен-
ние стены выполнены из ячеистобетонных блоков мар-
ки по плотности Д600. Проекты 5-этажных домов
разработаны в двух вариантах:
а) наружные и внутренние стены из ячеистобетон-
ных блоков плотностью соответственно Д600 и Д800;
наружные стены из ячеистобетонных блоков плотно-
стью Д600, а внутренние из силикатобетонных блоков
(Д/В), равные 1800/10. В 9-этажных домах серии 144
наружные стены из ячеистого бетона, а внутренние из
силикатобетонных блоков.
Вся номенклатура крупных стеновых блоков серии
144 включает 44 элемента из ячеистого бетона и 30 —
из силикатного бетона.
Состав номенклатуры крупных блоков приведен в
табл.18
Таблица 18. Состав номенклатуры крупных блоков домов серии 144
Тип домов Количество типоразмеров
Ячеистобетонные блоки Силикатные блоки
1-, 2-этажные 12 . -
5-этажные 31 ’ 14
9-этажные 28 24
Создание номенклатуры крупных блоков и проек-
тов домов выполнялись одновременно с разработкой
технологии изготовления изделий, при этом учитыва-
лась оснащенность заводов формочным и резательным
оборудованием. В результате проведенной совместно с
заводами работы создана гибкая технология крупных
ячеистобетонных блоков, позволяющая изготовлять из-
делия как формованием в индивидуальных формах с
переналаживающимися вкладышами, так и разрезкой
121
Рис. 23. Схемы формования и разрезки крупных ячеистобетонных
блокон для домов серии 144
а - горизонтальная разрезка; б - изготовление в индивидуальных
формах; в - вертикальная разрезка
крупноразмерных массивов на отдельные элементы.
Использованы три основные схемы: формование в ин-
дивидуальных формах; вертикальная разрезка масси-
вов, горизонтальная разрезка массивов, а также их со-
четание (рис.23).
Для изготовления изделий по первой схеме разра-
ботаны индивидуальные формы. Образующуюся ’’гор-
бушку” предусмотрено прикатывать горячим валом с
электроподогревом. По этой технологии формуются все
типы изделий как простеночные, так и полосовые.
При этом способе используется резательное оборудова-
ние института НИИПИсиликатобетон. Вертикальной
разрезкой массивов изготовляются полосовые элементы
(перемычные и подоконные блоки) высотой 0,6...0,7 м.
Способом горизонтальной разрезки выпускаются
простеночные, и полосовые элементы. Для этой цели
разработана универсальная технологическая оснастка
и установка для разрезки массивов. Предусмотрена
двухслойная (высота массива 0,6 м) и трехслойная
(высота массива 0,9 м) разрезка с применением форм
трех типов — шириной 1,2; 1,5 и 1,8 м, что позволяет
выпускать в них всю номенклатуру изделий.
В частности, по первой и второй схеме изготовле-
ние блоков организовано на Сумском ЗСК и Славут-
122
ском ЗССМ, а по третьей схеме на Белгород-Днестров-
ском ЭЗЯБиН.
По технологии предусмотрена доавтоклавная и по-
слеавтоклавная архитектурная отделка поверхности
наружных блоков. Доавтоклавная отделка поверхности
блоков производится при их формовании в индиви-
дуальных формах ’’лицом вниз” с применением дробле-
ных каменных материалов и рельефообразователей.
'Послеавтоклавная обработка осуществляется составами
типа ’’Декор” или полимерцементными красками.
Промышленный выпуск ячеистобетонных блоков
для домов серии 144 освоен на заводах Минстроймате-
риалов УССР в 1984 г. На Сумском ЗСК и Белгород-
Днестровском ЭЗЯБиИ выпущено около 20 тыс.м3
крупных ячеистобетонных блоков, из которых построе-
но более 500 сельских домов усадебного типа. В 1986 г.
на Белгород-Днестровском и Славутском заводах наря-
ду с элементами для сельских домов начато освоение
производства изделий для возведения 5- и 9-этажных
жилых домов серии 144.
НИИСМИ совместно с Белгород-Днестровским ЭЗЯ-
БиИ освоено производство ячеистобетонных элементов
с полимерцементным покрытием, предназначенных
для устройства полов животноводческих помещений.
Средняя плотность ячеистого бетона 600 — 700 кг/м3,
толщина блоков и панелей 15 и 20 см. Толщина поли-
мерцементного покрытия 0,2-0,5 см. Полимерцемент-.
ное покрытие наносится непосредственно на объекте
строительства и состоит из цемента марки 400, запол-
нителя, воды, полимерного связующего и стабилизиру-
ющей добавки. Состав полимерного связующего: акри-
ловая эмульсия МБМ-5С, латекс синтетический СКС-
65 ГИ или их смесь и стабилизатор ОП-7 или ОП-10.
Полы из ячеистобетонных элементов успешно при-
менены в коровниках и свинарниках колхозов и сов-
хозов Одесской области.
По теплоизоляционным свойствам ячеистобетонные
полы с полимерцементным покрытием приближаются
к деревянным. Долговечность таких полов до 20 лет в
то время как деревянных не превышает 1-2 г.
Как уже отмечалось (см.п.1.3), наиболее рентабель-
ным является производство крупноразмерных армиро-
ванных теплоизоляционных плит, которые использу-
ются для утепления покрытий. Применение теплоизо-
ляционных плит наиболее эффективно в покрытиях
123
Рис. 24. Схема покрытия с применением арми-
рованной теплоизоляции
а - чердачные покрытия; б — совмещенные
(бесчердачные покрытия) ; 1 - несущая железо-
бетонная пинта; 2 - армированная теплоизоля-
ционная плнта
жилых и общественных зданий с железобетонным чер-
дачным перекрытием. Плиты изготовляют из силикат-
ного ячеистого бетона плотностью 400-500 кг/м3 пло-
скими и переменной толщины для утепления чердач-
ных и бесчердачных (совмещенных) покрытий
(рис.24).
Армирование плит осуществляется пространствен-
ными каркасами или сетками из арматурной проволо-
ки класса В-I диаметром 4-5 мм, расположенными в
двух уровнях. Расход стали на 1 м2 плиты в среднем
составляет 2-3 кг. В настоящее время заводы ячеистого
бетона выпускают армированные теплоизоляционные
плиты шириной 1,5-1,8 м, длиной 2-6,4 м. Для защи-
ты изделий от увлажнения в период транспортировки
и строительства на верхнюю поверхность плит в завод-
ских условиях наносят гидроизоляционное покрытие.
Ежегодно в стране производится более 130 тыс.м3 ар-
мированных теплоизоляционных плит.
Наиболее широкое применение в нашей стране и за
рубежом находят стеновые ячеистобетонные блоки. В
Прибалтике на их долю приходится около 40% общего
объема производства ячеистобетонных изделий. Особую
актуальность в связи с Продовольственной программой
приобрело использование мелких блоков из ячеистого
автоклавного бетона в строительстве сельских жилых,
124
культурно-бытовых и производственных зданий. Ши-
рокий опыт, накопленный в Эстонии, Литве, Латвии,
Белоруссии, показывает, что это наиболее экономич-
ный способ решения проблемы строительства на селе, в
первую очередь индивидуального строительства.
ЛенЗНИИЭПом Госгражданстроя при Госстрое
СССР разработаны типовые проекты серии 216 индуст-
риальных жилых домов усадебного типа с надворными
постройками из мелких ячеистобетонных блоков. В со-
став серии 216 входит 18 типов различных жилых до-
мов и 13 типов отдельно стоящих хозяйственных на-
дворных построек.
В частности, одноэтажные одноквартирные жилые
дома с упрощенным или централизованным инженер-
ным оборудованием на две комнаты и на три и четыре
комнаты с гаражом;
одноэтажные двухквартирные с упрощенным или
централизованным инженерным оборудованием с трех-
и четырехкомнатными квартирами;
мансардные одноквартирные с упрощенным инже-
нерным оборудованием на три, четыре, пять и шесть
комнат;
двухэтажные одноквартирные с централизованным
инженерным оборудованием на четыре, пять и шесть
комнат;
одноквартирные с упрощенным инженерным обору-
дованием (печное отопление и люфт-клозеты), включа-
ющие одноэтажный четырехкомнатный, мансардный
пятикомнатный и двухкомнатный шестикомнатный
дома.
Отдельно стоящие хозяйственные надворные по-
стройки, в том числе: помещения для содержания
скота (типы I, II и III), склад топлива, летняя кухня с
погребом, гаражи для мотоцикла и автомобиля, баня,
хозяйственное помещение с навесом, летний душ, теп-
лица, и др.
Стоимость надворных построек в зависимости от их
типа и назначения составляет от 0,33 до 2,33 тыс.руб.
Сметная стоимость 1 м2 общей площади (в базис-
ных ценах), например, одноэтажного трехкомнатного
жилого дома из ячеистобетонных блоков серии 216 на
8 — 52% ниже, чем аналогичных домов из других ма-
териалов.
Исходя из условий строительства, а также разви-
тия базы стройиндустрии, каждый проект разработан
125
в различных конструктивных вариантах, позволя-
ющих в реальных условиях выбрать оптимальные
решения.
Проектом предусмотрены:
фундаменты — ленточные из бутобетона или мел-
ких ячеистобетонных блоков и со специальной гидро-
изоляцией;
стены наружные и внутренние — из мелких яче-
истобетонных блоков или крупных ячеистобетонных
блоков высотой на этаж, шириной 600 мм (12 марок
на всю серию для одной расчетной температуры на-
ружного воздуха);
перекрытия — или из дерева, или ячеистобетонных
мелких блоков по монолитным балкам, или многопу-
стотные железобетонные настилы;
перегородки — из мелких ^чеистобетонных блоков
или из ячеистобетонных ’’досок” высотой на этаж, ши-
риной 600 мм, толщиной 100 мм (одна марка на се-
рию), или из дерева с обшивкой сухой штукатуркой;
кровля — скатная по деревянным стропилам с обре-
шеткой и покрытием из волнистого асбестоцемента;
для мансардных домов принят вариант с черепичной
кровлей.
Заслуживают внимания жилые дома и блок-секции
на основе утвержденной Госгражданстроем СССР серии
126, разработанные этим же институтом для строи-
тельства в Коми АССР (применительно к продукции
строящегося Сыктывкарского завода силикатных сте-
новых материалов).
Жилые дома и блок-секции конструктивно решены
в двух вариантах: первый — стены из мелких блоков с
железобетонными междуэтажными и чердачными пе-
рекрытиями; второй — стены (внутренние и наруж-
ные ) из крупных армированных стеновых блоков вы-
сотой на этаж, ячеистобетонные перекрытия толщиной
250 мм и покрытия толщиной 400 мм. Утеплитель —
мелкие ячеистобетонные блоки.
Запроектированы индивидуальный одноквартир-
ный жилой дом усадебного типа с квартирой из трех
комнат, а также сблокированные дома-коттеджи, где
каждая квартира имеет отдельный выход на приуса-
дебный участок: одноэтажный двухквартирный жилой
дом с квартирами из трех комнат, мансардный двух-
комнатный дом с квартирами из четырех комнат,
двухэтажный четырехквартирный жилой дом с квар-
126
тирами из трех комнат (каждая квартира в двух уров-
нях: на первом этаже кухня и общая комната, на вто-
ром -- спальная зона).
Блок-секции и дома для строительства в поселках
городского типа обеспечены полным инженерным обо-
рудованием. Дома усадебного типа имеют два варианта
инженерного обеспечения: централизованное (отопле-
ние от поселковой сети, водоснабжение — холодное и
горячее, канализация — в поселковую сеть, газоснаб-
жение — природный газ) и упрощенное (отопление от
агрегата на твердом топливе, люфт-клозет, газоснабже-
ние — от индивидуальных шкафных установок).
Планировочное решение домов с упрощенным ин-
женерным оборудованием предусматривает возмож-
ность дальнейшего перехода на централизованное обо-
рудование (устройство ванных комнат, туалетов).
Планировочные решения жилых домов усадебного
типа выполнены с учетом принципа функционального
зонирования. Зона дневного пребывания — общая
комната, кухня, прихожая, веранда; зона отдыха —
спальные комнаты, ванная. В каждом доме предус-
мотрен подвал для индивидуального пользования, су-
шильный шкаф, холодильная кладовая. Общая комна-
та приближена к кухне-столовой и связана непосредст-
венно с летним помещением — верандой.
Имеется еще целый ряд типовых проектов и про-
ектов повторного применения, разработанных как
ЛенЗНИИЭПом, так и другими организациями (КБ по
железобетону Госстроя РСФСР, КиевЗНИИЭПом, про-
ектными институтами Госстроя СССР, Эстонской ССР
и др.).
Около 1,5 млн.м3 общего объема производства яче-
истых бетонов приходится на производство теплоизо-
ляционных и декоративно-акустических изделий.
Теплоизоляционный ячеистый бетон находит при-
менение в качестве утеплителя трехслойных огражда-
ющих конструкций и железобетонных покрытий. Ис-
пользование теплоизоляционного ячеистого бетона для
утепления покрытий дает экономический эффект в
размере 6-14 руб/м3 ячеистого бетона.
Представляет интерес разработанная НИИСМИ со-
вместно с НИИСК Госстроя УССР и МИСИ им. В.В.
Куйбышева технология двухслойных ячеистобетонных
плит покрытия, состоящих из конструкционного яче-
истого бетона плотностью 800-900 кг/м3 и монолитного
127
теплоизоляционного слоя из ячеистого бетона плотно-
стью 150-200 кг/м3. Выпуск партии таких плит был
организован на Белгород-Днестровском заводе. Двух-
слойные плиты покрытий изготавливаются на одной
технологической линии: вначале формируется несущий
слой из армированного ячеистого бетона Д=800-900
кг/м3, затем на свежеотформованной поверхности ук-
ладывается слой из монолитного теплоизоляционного
ячеистого бетонар=180-200 кг/м3. Двухслойная плита
подвергается автоклавной обработке и в таком виде,
либо с нанесенным после автоклавирования гидроизо-
ляционным покрытием, поступает на строительство.
Постоянно ведутся исследования по расширению
областей применения теплоизоляционного ячеистого
бетона. В частности, исследования НИИЖБа показы-
вают возможность использования ячеистого бетона в ка-
честве теплоизоляции изотермических резервуаров для
хранения сжиженного природного газа при температу-
ре —196° С, что позволяет получить значительный на-
роднохозяйственный эффект.
На Каунасском ЗСИ ’’Битукас”, экспериментальном
заводе ВНИИ теплоизоляции, Темиртауском комбина-
те ’’Промстройиндустрия” организовано производство
акустических плит плотностью 350 кг/м3, прочностью
при сжатии до 2 МПа. Толщина плит снижена до 35
мм, что обеспечивает повышение выхода плит из 1 м3
материала и снижение себестоимости изделий.
На Павлодарском ЖБИ №4 освоено эксперимен-
тальное производство двухслойных газосиликатно-пе-
нополистирольных плит ("Силипласт”). Осваивается
производство штучных звукопоглотителей из ячеисто-
го бетона (’’Порасил”) плотностью около 300 кг/м3 для
промышленных зданий.
Они представляют собой прямоугольные плиты из
ячеистого бетона размером 450 х 450 х 50 мм со щеле-
вой перфорацией, которую получают путем послеав-
токлавной механической обработки на автоматизиро-
ванной линии. На этой линии ячеистобетонные блоки
разрезаются на плиты-заготовки размером
500 х 500 х 55 мм, калибруются по толщине и по пе-
риметру, и фрезеруются под фактурный рисунок. Гото-
вый поглотитель обеспыливается и пропитывается вод-
ным раствором жидкого стекла.
Звукопоглощающие свойства конструкций из
штучных поглотителей исследованы в реверберацион-
128
ной камере ВНИИтеплоизоляции. Испытывались два
вида звукопоглощающих конструкций: плоская обли-
цовка (без относа от жесткого основания) и кулисная
(ребром к плоскости) с расстоянием между центрами
поглотителей от 0,25 до 0,65 м. Звукопоглощающая
способность кулисных конструкций зависит от плотно-
сти расположения в них поглотителей. Реверберацион-
ный коэффициент таких конструкций более 0,8 для
всех частот звука. При одинаковом количестве погло-
тителей звукопоглощающая способность кулисной кон-
струкции выше по сравнению с плоской на 20-25%.
При применении звукопоглотителей в промышлен-
ных помещениях их рекомендуется подвешивать к по-
толку в кулисном варианте отдельными параллельны-
,ми рядами или в шахматном порядке. Их можно так-
же располагать над отдельным оборудованием на необ-
ходимой высоте.
Производство штучных звукопоглотителей освоено
на экспериментальном заводе ВНИИтеплоизоляции.
Себестоимость таких изделий по сравнению с ана-
логичными минераловатными звукопоглощающими
плитами ниже на 1,63 руб/м3, что обеспечивает значи-
тельный экономический эффект от их применения.
Широкое применение находит ячеистый бетон и в
зарубежной строительной практике при изготовлении
армированных стеновых панелей, плит перекрытий,
кровельных плит и стеновых блоков.
В ФРГ ячеистобетонные элементы широко приме-
няются при строительстве жилых чердачных помеще-
ний (мансард), в которых благодаря постоянной влаж-
ности и низкой амплитуде колебаний температуры,
даже при значительных колебаниях наружной темпе-
ратуры, создается комфортный микроклимат.
Высокая огнестойкость и звукоизоляционные свой-
ства обусловили применение ячеистобетонных элемен-
тов в качестве межкомнатных и межквартирных пере-
городок.
В строительстве ФРГ практикуется возведение де-
вятиэтажных зданий, в которых наружные и внутрен-
ние ненесущие стены изготовлены из ячеистобетон-
ных блоков, а внутренние несущие — из силикатного
кирпича.
В ГДР разработан новый ячеистобетонный тепло-
изоляционный плитный материал для кровель со сред-
ней плотностью в сухом состоянии 300 кг/м3 и ТеПЛО-
407—5
129
проводностью 0,1 Вт/(м-° С). Его преимуществами по
сравнению с плитами из органических теплоизоляци-
онных материалов являются относительно гладкая и
ровная поверхность, высокая точность размеров, стой-
кость к истиранию незначительное набухание и усад-
ка. Материал был использован для теплоизоляции
кровли в два слоя общей толщиной 175 мм со смещен-
ным стыковым швом. Плиты были защищены от ат-
мосферных воздействий битумным покрытием. Крите-
рием оценки качества теплоизоляционного материала
является время, за которое достигается высыхание ма-
териала до эксплуатационной равновесной влажности.
Газобетон обычно высыхает медленно. Поэтому при
укладке нового теплоизоляционного материала средней
плотностью 300 кг/м3 были предусмотрены следую-
щие технологические и конструктивные меры для сни-
жения его начальной влажности и ускорения высуши-
вания в процессе эксплуатации: эффективная защита
каждой плиты от атмосферных воздействий при хране-
нии и монтаже; укладка плит в стык в два слоя со
смещенными швами; устройство сети диффузионных
каналов в модульной сетке 1200x1200 мм с разрывами
через 6 м по краям крыши.
Измерения влажности теплоизоляционных газобе-
тонных плит, имеющих диффузионные каналы, прово-
дили с помощью электронного поверхностного и
диэлектрического зондов (разработка Технического уни-
верситета, г.Дрезден). Испытания показали положи-
тельное влияние каналов на уменьшение влажности
плит.
Фирмы ’’Итонг” и ’’Сипорекс” выпускают ячеисто-
бетонные изделия с повышенными теплоизолирующи-
ми свойствами для возведения наружных стен зданий.
Изделия для наружных стен состоят из двух армиро-
ванных ячеистобетонных элементов толщиной по 7 см
с расположенным между ними слоем жесткого пено-
пласта толщиной 11 и 16 см. Наибольшая масса из-
делия 113 — 114 кг. Коэффициент теплопроводности
стен толщиной 25 и 30 см равен соответственно 0,25 и
0,2 Вт/(м° С).
Для внутренних несущих стен применяются эле-
менты толщиной 15 см, для перегородок 7 и 10 см.
Для обеспечения надежной звукоизоляции квартир
в многоквартирных домах предусматривается установ-
ка двойных стен из плит толщиной 15 см с воздуш-
130
ным зазором или прослойкой из минеральной ваты
толщиной от 30 до 80 мм. Швы снабжены эластичны-
ми прокладками. Двухслойные стены обеспечивают
снижение уровня шума на 56 — 61 дБ, что выше тре-
бований шведского стандарта (55 дБ). Последние ис-
следования показали целесообразность перехода к пе-
регородкам, состоящим из двух плит толщиной 12,5 см,
с зазором между ними 10 см [8].
Рядовая продукция из ячеистого бетона на швед-
ских заводах фирм ’’Итонг” и ’’Сипорекс” имеет высо-
кие показатели. Прочность кубов с ребром 15 см при
влажности 8% составляет (в МПа): при средней плот-
ности 500 кг/м3 — 3; 600 кг/м3 -4-5; 700 кг/м3 — 5-6.
На предприятиях Швеции и ФРГ (фирма ’’Хебель”)
наблюдается тенденция выпуска крупноразмерных па-
нелей, получаемых путем укрупнительной сборки в за-
водских условиях.
В Финляндии фирма ’’Лохья Кальккитехдас Сасе-
ка” по лицензии шведской фирмы ’’Сипорекс” изготов-
ляет ячеистобетонные плиты, которые используются в
покрытиях кровли, в междуэтажных и подвальных пе-
рекрытиях жилых и промышленных зданий. Яче-
истый бетон имеет плотность (в сухом состоянии) 500
кг/м3, прочность 2,5-3 МПа (кубы с ребром 15 см при
влажности 8-12%). Плиты изготовляют длиной 3,5 --
7,5 м, шириной 50 и 60 см, толщиной от 15 до 30 см.
При использовании ячеистобетонных плит в покрыти-
ях другая теплоизоляция не применяется [8].
Во Франции фирмой ’’Сипорекс де Верной” на пол-
ностью автоматизированном заводе ячеистого бетона
выпускаются блоки длиной 60 или 75 см, высотой 20
см, толщиной от 15 до 30 см, а также армированные
элементы шириной 60 и 75 см. Высокая точность раз-
меров позволяет осуществлять укладку блоков с не-
большим зазором при помощи специального клеящего
раствора.
Армированные кровельные плиты толщиной 10 —
25 см выдерживают нагрузку 2,5 — 3 МПа, плиты
пола той же толщины рассчитаны на нагрузку 3 —
5 МПа.
Номинальная средняя плотность изделий 450
кг/м3; прочность на сжатие (по стандарту Р-14-306) —
3 МПа; теплопроводность — 0,17 Вт/(м ° С).
Изготовление составных панелей из ячеистого бето-
на размером ”на комнату”, у которых имеются окна.
131
балконные двери, подоконные плиты и отделана на-
ружная поверхность, освоено в ЧССР. Особого внима-
ния заслуживают проводимые в ЧССР работы по ком-
плектации кровельных панелей из ячеистого бетона,
при монтаже которых на кровле необходимо только за-
клеить и отделать швы, установить фонари и профили.
Проходят экспериментальную проверку в жилых и
большепролетных промышленных зданиях составные
кровельные однослойные панели, выполняющие и теп-
лоизолирующие функции. Изучается возможность ис-
пользования составных ячеистобетонных панелей в ка-
честве верхнего слоя в многослойных кровельных кон-
струкциях.
Представляют интерес выпускаемые в Англии пе-
ремычки из ячеистого бетона, известные под фирмен-
ным названием Дюрокс. Проектирование и производст-
во осуществляются под фирменным названием Дю-
рокс. Проектирование и производство осуществляются
по британским стандартам в S 5977 (ч.1 и 2), 1983 г. и
СР100 (ч.1), 1972 г. В стеновых конструкциях с таки-
ми перемычками исключается образование трещин и
обеспечивается однородная основа под штукатурку.
Перемычки Дюрокс производятся двух типов. Пе-
ремычки типа А используются в массивных стенах и
могут выдерживать нагрузку, рассчитанную на высоту
этажа. Область применения перемычек типа С — на-
ружные стены с воздушными прослойками. Перемыч-
ка состоит из металлического лотка из малоуглероди-
стой стали, защищенного от коррозии гальваническим
и эпоксидным покрытиями, и балки из ячеистого бето-
на, располагаемой над воздушной прослойкой. Пере-
мычка типа С обеспечивает высокую теплоизоляцию
стен: исключаются проникновение холода, конденса-
ция влаги и другие отрицательные факторы, кото-
рые имеют место при использовании перемычек дру-
гих систем.
Широкое распространение в Англии получили так-
же стеновые конструкции из блоков с тонким швом,
применяемые и в некоторых других европейских стра-
нах. В таких конструкциях кладка блоков ведется на
высокопрочном клеящем растворе толщиной 2-8 мм.
Блоки должны иметь минимальные допуски по разме-
рам. По сравнению с обычными конструкциями систе-
ма соединения блоков с тонким швом обладает сущест-
венными преимуществами: количество материала для
132
кладки снижается на 8—90%, увеличивается скорость
возведения стен — стены высотой 2,5 -- 3 м можно воз-
вести и оштукатурить в течение одного дня, при этом
толщина слоя штукатурного покрытия составляет 3
мм вместо 13 мм при выравнивании стен из обычных
блоков. Благодаря использованию такой системы сни-
жается общая масса стены.
Применение ячеистого бетона целесообразно во всех
районах СССР. В настоящее время наиболее массовыми
районами строительства с применением ячеистого бето-
на являются: Прибалтика, Белоруссия, Урал, Казах-
стан, Украина, Удмуртия, гг. Ленинград, Новоси-
бирск, Москва, Астраханская область и др. В послед-
нее время рассматривается вопрос применения яче-
истого бетона в районах Сибири, Дальнего Востока и
Крайнего Севера, где актуально развитие производства
местных строительных материалов и повышение теп-
ловой защиты зданий.
Как правило, строительство жилых и обществен-
ных зданий с применением конструкций из ячеистого
бетона ведется по типовым проектам, разработанным
институтами Госгражданстроя СССР и госстроев союз-
ных республик. В настоящее время имеется 51 типовой
проект жилых домов и блок-секций с комплексным
применением ячеистых бетонов. В некоторых вариан-
тах серий жилых домов ячеистый бетон применен
только в наружных стенах. В большинстве проектов
общественных зданий каркасно-панельной конструк-
ции ИИ-04 имеется также вариант с ограждающими
конструкциями из ячеистого бетона. Количество типо-
вых проектов полносборных общественных зданий, где
применяется ячеистый бетон, составляет более 500.
Расширению объемов применения автоклавных
ячеистых бетонов способствуют 19 альбомов типовых
рабочих деталей и узлов сопряжений стен, перекрытий
и покрытий из ячеистого бетона, разработанные голо-
вным институтом ЛенЗНИИЭП в составе общесоюз-
ного каталога индустриальных изделий для жилищно-
гражданского строительства.
Сейчас в районах, где имеются предприятия по
производству автоклавных бетонов, нет недостатка в
типовых проектах жилых и общественных зданий с
применением этого прогрессивного материала.
Исследованиями ЦНИИСК им. Кучеренко, НИПИ-
силикатобетона и НИИЖБа установлено, что ячеистые
133
бетоны могут применяться в наружных стенах зданий,
возводимых в сейсмоопасных районах. Это весьма важ-
но, так как в одиннадцати союзных республиках стра-
ны строительство ведется в районах с сейсмическими
воздействиями. В 1980 г. НИИЖБом составлено ’’Ру-
ководство по проектированию конструкций из яче-
истых бетонов для строительства в сейсмоопасных рай-
онах” и соответствующие предложения для главы
СНиП П-7 ’’Строительство в сейсмических районах”.
В течение последних лет проектными институтами
Госгражданстроя СССР КиевЗНИИЭП и ЛенЗНИИ-
ЭП, Ленпромстройпроектом Госстроя СССР, Эстгипро-
сельстроем и Эстонпроектом Госстроя ЭССР в содруже-
стве с НИПИсиликатобетоном, НИИЖБом, Киевским
НИИСМИ, Уралпромстройниипроектом созданы новые
проекты и рабочие чертежи армированных изделий,
рассчитанные на производство их по резательной тех-
нологии путем вертикальной разрезки массивов высо-
той 600 мм. При этом требуемая индустриальность
ячеистобетонных изделий достигается путем изготовле-
ния составных панелей на механизированной линии
укрупнительной сборки.
Разработанные проекты рассчитаны на применение
резательного комплекса и линии укрупнительной сбор-
ки, разработанных НИПИсиликатобетоном. Для раз-
работки новых проектов зданий НИПИсиликатобето-
ном совместно с НИИЖБом подготовлены Рекоменда-
ции по проектированию ячеистобетонных конструк-
ций, изготавляемых по резательной технологии мето-
дом вертикального реза массива высотой 600 мм.
Актуальность дальнейшего развития производства
и применения ячеистых бетонов в современном строи-
тельстве отмечалась на заседании комиссии РИЛЕМ,
проходившей в октябре 1986 г. в г. Борас (Швеция).
Были рассмотрены вопросы разработки норм по проек-
тированию конструкций из ячеистых бетонов, созда-
ния центра финансирования научных исследований в
области технологии ячеистых бетонов, направленных
на улучшение качества материала и снижения энерго-
затрат в производстве и применении, а также изуче-
ния возможности применения ячеистых бетонов в сейс-
мических районах.
134
3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ
КАЧЕСТВА, СНИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ
И ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ
В ПРОИЗВОДСТВЕ СИЛИКАТНЫХ ЯЧЕИСТЫХ
БЕТОНОВ
Генеральным направлением технического прогресса
в производстве стеновых материалов является повыше-
ние их теплозащитных характеристик.
Госгражданстроем СССР 9.01.1980 года утверждены
’’Методические указания на корректировку типовых
проектов жилых домов и блок-секций, направленных
на повышение тепловой эффективности зданий”, в со-
ответствии с которыми сопротивление теплопередаче
наружных стен из ячеистого бетона должно быть уве-
личено в 1,3 раза. Основным направлением реализа-
ции этой задачи является снижение средней плотности
ячеистого бетона.
Учитывая, что в себестоимости силикатных яче-
истых материалов затраты на сырье, материалы и
энергию, с учетом введенных с января 1982 г. новых
оптовых цен, возросли до 44%, снижение средней
плотности позволит не только улучшить теплозащит-
ные показатели ячеистых бетонов, но и повысить рен-
табельность и эффективность их производства.
Уменьшение средней плотности панелей и стено-
вых блоков из ячеистого бетона на одну марку (100
кг/м3) позволяет при той же толщине изделий полу-
чить экономический эффект в сфере производства 0,3—
0,5 руб/м2. При этом, за счет улучшения теплоза-
щитных характеристик расход топлива на обогрев зда-
ний и помещений применительно к центральной кли-
матической зоне Советского Союза снижается до 3 кг
усл .топлива на 1 м2 стены в год.
Опыт передовых предприятий Советского Союза,
ЧССР, ПНР, ведущих фирм ’’Итонг”, ’’Сипорекс”, ”Хе-
бель”, ’’Калсилокс”, а также результаты исследований,
выполненных в нашей стране и за рубежом, убеди-
тельно показывают, что в настоящее время имеются
реальные возможности организовать на большинстве
отечественных предприятий на базе существующей
технологии производство ячеистобетонных стеновых
блоков и панелей средней плотностью соответственно
500 — 550 и 600 — 650 кг/м3, которые по своим строи-
135
тельно-эксплуатационным показателям отвечали бы
требованиям действующих стандартов к изделиям
средней плотностью 600 и 700 кг/м3. Это же касается
теплоизоляционного ячеистого бетона, средняя плот-
ность которого должна и может быть снижена до 200 —
250 кг/м3.
В настоящее время имеются реальные предпосылки
снижения материале- и энергоемкости производства
силикатных ячеистых материалов не только за счет
снижения их средней плотности, но и в результате
вовлечения в производство различных промышлен-
ных отходов, вторичных ресурсов, применения хими-
ческих добавок и эффективных режимов автоклавной
обработки.
3.1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ УЛУЧШЕНИЯ
СТРОИТЕЛЬНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ СИЛИКАТНЫХ ЯЧЕИСТЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Как уже отмечалось, снижение средней плотности
ячеистобетонных изделий и конструкций не должно
сопровождаться ухудшением прочностных и эксплуа-
тационных показателей. В связи с этим снижение
средней плотности предполагает необходимость прежде
всего решения вопроса повышения прочностных пока-
зателей как за счет увеличения прочности силикатного
камня (межпорового материала), так и в результате
улучшения качества пористой структуры материала.
В соответствии с приведенными ранее формулами
[см. формулы (2)-(4)] повышение прочности силикатно-
го камня может быть достигнуто за счет:
повышения гомогенности ячеистобетонной смеси
(К);
обеспечения синтеза при гидротермальной обработ-
ке рационального состава цементирующих новообразо-
ваний (С/S) путем повышения химической активности
кремнеземистого компонента и регулирования пара-
метров автоклавной обработки (t°C и ТО;
применения эффективных способов формирования
(<*•);
оптимизация состава сырьевой смеси в зависимости
от химической активности и зернового состава кремне-
земистого компонента.
136
Однако трудно ожидать, что какое-то еще не прове-
ренное соотношение компонентов сырьевой смеси (из-
весть,цемент, песок) может обеспечить резкое увеличе-
ние прочности силикатного камня и соответственно
ячеистого бетона, так как no тах=2. По-видимому, это
произойдет лишь в том случае, если будет найден спо-
соб получения вяжущих активностью (Вцв) выше 60
МПа. Более реальным представляется использование
химических и минеральных добавок или введение в
ячеистобетонную смесь добавок, обуславливающих по-
явление в материале дополнительных структурных
элементов.
В частности, М.М. Сычевым показано [20], что ис-
пользование химически активных соединений алюми-
ния, хлора, щелочных металлов и солей серной кисло-
ты позволяет повысить прочность силикатного камня
автоклавных материалов в результате формирования
цементирующих новообразований сложного состава с
повышенной степенью конденсации кремнекислород-
ных анионов и преобладанием в структуре таких сое-
динений связей ковалентного типа.
Примером практической реализации последнего те-
зиса может служить разработанная под руководством
А.А. Федина сырьевая шихта следующего состава (в %
по массе): 10,2 — 15,8 гранулированного шлака актив-
ностью 0,2 и модулем основности 1,04; 2,4 — 3,5 полу-
водного гипса; 1,5 — 1,9 хлористого натрия. Актив-
ность смеси (по СаО) 20 — 21%, подготовка ее осущест-
влялась совместным сухим помолом всех составляю-
щих. Из указанной смеси получен ячеистый бетон
средней плотностью 550 кг/м3, марки 35, который от-
личается от обычного до 1,5 раза более высокой проч-
ностью на растяжение при изгибе и пониженной в
1,7 — 2 раза влажностной усадкой — £у= 0,25 мм/м.
Механизм и кинетика процессов формирования
структуры цементирующих новообразований, опреде-
ляющих прочностные и эксплуатационные показатели
силикатного камня ячеистого бетона, как отмечалось
ранее (см. раздел 2.1), решающим образом зависят от
химической активности кремнеземистого компонента.
В этой связи технологически оправданными и эф-
фективными являются все приемы, направленные на
повышение растворимости кремнеземистого компонен-
та. В частности, применение химических добавок,
обеспечивающих повышение pH среды или склонных к
комплексообразованию (хлориды и фториды) [20].
137
Особенно эффективно применение тонкодисперсных
добавок природных или техногенных стекол: перлита,
обсидиана, спонголитов, вулканических пеплов и ту-
фов, боя тарного оконного и технического стекла, а
также природных или гранулированных шлаков и це-
олитов. Введение их в сырьевую смесь в количестве
10 — 15% совместно с добавкой 2 — 3% гипса от массы
сухих составляющих позволяет повысить в жидкой фа-
зе бетона концентрацию силикат:иона за счет гидроли-
тической деструкции стеклофазы. Последняя сохраня-
ет часть скрытой теплоты плавления, что увеличивает
запас ее внутренней энергии и соответственно приво-
дит к повышению химической активности. В процессе
гидротермальной обработки таких материалов, находя-
щихся в диспергированном состоянии, эта энергия вы-
свобождается, снижая величину активационной эн-
тальпии формирования кристаллических новообразова-
ний. При этом суммарные энергетические затраты на
подготовку (помол) сырьевых материалов и гидротер-
мальную обработку, связанные с получением единицы
объема новообразований заданного химико-минерало-
гического состава,могут быть снижены до 2 раз. Не ме-
нее важно, что при этом улучшается фазовый и морфо-
логический состав новообразований, которые в основ-
ной своей массе представлены низкоосновными гидро-
силикатами кальция и содержат 25 — 30% тобермори-
та 1,13 нм, а в отдельных случаях и алюминий заме-
щенный тоберморит, гидрогранаты и кальцийщелоч-
ные гидроалюмосиликаты. В результате прочность при
сжатии возрастает на 15 — 20%, при растяжении — на
30 - 50%.
Не менее эффективным является применение хими-
чески активной кремнеземистой добавки, содержащей
90 — 95% SiOo в некристаллической форме с размером
частиц менее 1 мкм — пылевидные отходы производст-
ва ферросилиция (ОПФ).
В частности, исследования, проведенные под руко-
водством И.Б. Удачкина и НИИСМИ (г. Киев), показа-
ли, что введение в мельницу сухого помола добавки
ОПФ позволяет за счет увеличения в 1,5 — 1,7 раза
объема цементирующих новообразований, представлен-
ных тоберморитом 1,13 нм в объеме до 30% и низкоос-
новными гидросиликатами CSH (I), повысить степень
омоноличенности структуры силикатного калия (по) и
соответственно прочность ячеистого бетона до 1,7 раза.
138
В табл. 19 приводятся результаты определения хи-
мической активности некоторых из перечисленных
выше материалов, применение которых в качестве до-
бавки позволяет повысить строительно-эксплуатацион-
ные показатели силикатных материалов, снизить тем-
пературу и давление автоклавной обработки или со-
кратить ее продолжительность.
Таблица 19. Химическая активность кремнеземсодержащих
материалов
Наименование материала Масса навес- ки, г Темпера- турный эффект специфи- ческой реак- ции, °C Растворимость SiOa при + 22°С в дистил- лированной воде
общая, мг/л в виде [SiOJ4, мг/л
Отход производства фер- росилиция - ОПФ 100 +3,1 113,1 39,8
Оконное стекло 100 +1,5 205 39,2
Перлитовая порода 100 +1,2 45,35 14,9
Природный цеолит (каль- циевый клиноптилолит) 100 +1,7 ' 70 24,6
Песок (кварцевый) 100 +0,2 14,75 12,9
Примечание. Все материалы кроме ОПФ были растерты в ага-
товой ступке и просеяны через сито № 0063.
Определение активности осуществлялось по показа-
телям растворимости молибдатным и калориметриче-
ским методами (метод энтальпиометрии) [13] по вели-
чине теплового эффекта специфических реакций SiO2 и
АЮ3. Калометрический метод определения пуццолано-
вой активности зол-унос ТЭС включен в Чехословац-
кие стандарты CSN — 722061.
Как видно из приведенных данных, самой высокой
химической активностью обладает ОПФ. Высокие зна-
чения растворимости стеклопорошка обусловлены экст-
рагированием щелочи (расщелачиванием), что приво-
дит к повышению pH раствора и в данном случае иск-
лючает возможность объективной оценки химической
активности по величине растворимости. Существенное
различие в величинах общей растворимости SiO2 пер-
лита и содержания в растворе силик'ат-иона [SiO4]’4
объясняется тем, что большая часть растворенного SiO2
находится в растворе в коллоидно-дисперсном состоя-
нии в виде кластеров — высокополимерных агрегатов.
Это же относится к алюмосиликатному радикалу цео-
литов.
139
Таким образом, приведенные данные показывают
что наиболее объективная информация о химическом
активности кремнеземсодержащих материалов может
быть получена методом энтальпиометрии.
Применение добавок химически активного SiO2
особенно эффективно на предприятиях, использующих
некондиционное кремнеземистое сырье, например пес-
ки полиминерального состава, или при необходимости
перехода на автоклавную обработку паром пониженно-
го давления. Расход добавки (Р) может быть определен
по следующей формуле:
Р=1,13 А м - ао-100%,
(25
где Асм — активность исходной сырьевой смеси, %;
Qo - степень связывания песка исходной дисперсности в гидроси!
ликатах кальция при принятых параметрах автоклавной обработки
равная SiO2 связ. / SiO2 |
Как правило, расход добавки
химически активного
SiO2 колеблется в пределах 10-15%. Дисперсность до-
бавки может быть определена с использованием зави-
симостей, приведенных в работе [11].
Для добавок, приведенных в табл. 19, тонкость по-
мола должна соответствовать удельной поверхности
350 — 450 м2/кг, за исключением ОПФ, обладающего
более высокой дисперсностью.
Приведенные рекомендации успешно опробованы в
производственных условиях и внедрены на ряде пред-
приятий, осуществляющих выпуск ячеистобетонных
изделий при пониженной температуре и давлении ав-
токлавной обработки.
Снижение плотности ячеистых бетонов не должно
сопровождаться ухудшением
прочности материала
на
растяжение. Это обусловлено тем, что прочность при
растяжении является одним из основных параметров
при расчете конструкций на трещиностойкость. Поэто-
му повышение прочности ячеистого бетона на растяже-
ние позволяет не только улучшить эксплуатационные
показатели, но и принимать при проектировании кон-
струкций и сооружений более экономичные решения.
Наиболее эффективным технологическим приемом
повышения прочности ячеистого бетона на растяжение
является дисперсное армирование силикатного камня
волокнистыми добавками. Оно позволяет активно вли-
ять на характер напряженного состояния матрицы
ячеистого бетона при приложении нагрузок и за счет
перераспределения напряжений тормозить процессы
140
развития трещин и разрушения материала.
Исследования НИИЖБа [6] показали, что дисперс-
ное армирование ячеистого бетона низкосортным асбе-
стом в количестве 3 - 5% или щелочестойким волок-
ном в количестве 4 — 8% массы сухой смеси позволяет
повысить прочность при растяжении в 1,3 — 1,5 раза,
на сжатие в 1,2 — 1,4 раза, предельную растяжимость
на 15 - 20%. При этом удельная работа разрушения
возрастает в 1,4 — 1,6 раза. Последнее очень важно,
так как повышается сопротивление материала удар-
ным воздействиям в процессе транспортирования и
монтажа, что позволяет избежать появления трещин,
околов углов и соответственно исключить затраты на
их ремонт.
На основе сырьевой шихты, состоящей на 90% (по
массе) из известково-песчаной смеси активностью 23%
при удельной поверхности песка в ней 200 —
250 м2/кг; 7,5% шлакопортландцемента марки 400 и
2,5% полуводного гипса и введении добавки низкосор-
тного асбеста в количестве 3% от массы сухой смеси,
получен ячеистый бетон со следующими физико-техни-
ческими показателями (табл. 20):
Таблица 20. Физико-технические показатели ячеистого бетона
с дисперсио-армирующей добавкой асбеста
Средняя плотность, кг/м3 Предел прочности, МПа
при сжатии | при растяжении
500 5,5 1,1
590 . 6,3 1,2
670 7,8 1,5
Авторы отмечают, что применение в качестве ар-
мирующей добавки щелочестойкого волокна менее эф-
фективно в связи с плохой адгезией последнего к це-
ментирующей матрице. Однако исследования, прове-
денные во ВНИИжелезобетоне, показывают, что ис-
пользование щелочестойкого стекловолокна длиной до
15 мм, диаметром 10 мкм или алюмоборосиликатного
волокна в количестве до 1% позволяет повысить проч-
ность ячеистого бетона средней плотностью 600 кг/м3
при сжатии с 4,7 до 6,1 — 6,8 МПа, при растяжении с
0,52 до 0,82 МПа и с 1,4 до 2,2 — 2,6 МПа при изгибе.
Последний показатель ниже, чем в случае применения
асбеста (см. табл. 20). Однако незначительное влияние
141
добавки стекловолокна на водопотребность ячеистобе-
тонной смеси и ее положительное стабилизирующее
воздействие на свежеотформованную смесь обусловли-
вают эффективность применения добавки щелочестой-
кого или алюмоборосиликатного стекловолокна для по-
вышения трещиностойкости крупноразмерных элемен-
тов из ячеистого бетона.
Дисперсное армирование ячеистого бетона волокни-
стыми добавками не нашло пока практического при-
менения главным образом из-за дефицитности щелоче-
стойкого стекловолокна, так как применение асбеста в
силу его канцерогенных свойств ограничено, а также
недостаточной изученности вопросов реологии диспер-
сно-армированных ячеистобетонных смесей. Требует
изучения и вопрос возможности использования диспер-
сного армирования в производстве ячеистого бетона по
резательной технологии.
Повышение прочностных показателей ячеистого бе-
тона может быть достигнуто также при использовании
органических добавок, которые при автоклавной обра-
ботке переходят в вязкотекучее состояние, покрывая
стенки пор тонкой и прочной пленкой или кольмати-
руют устья пор. При полимеризации этих добавок об-
разуются прочные адгезионные контакты с силикат-
ной матрицей межпорового материала, что приводит к
появлению своеобразных структурных ’’барьеров”, ко-
торые блокируют развитие и распространение трещин.
Не менее важно, что эти добавки обладают, как прави-
ло, гидрофобными свойствами, обеспечивая этим сни-
жение взаимодействия ячеистого бетона с водой и ее
парами.
Например, добавка элементарной серы, вводимой
в виде порошка или водного раствора сульфидов ще-
лочных металлов или аммония в, количестве 2 — 3%
массы составляющих позволяет повысить прочность от
50 до 150% [6]. При добавке 2% серы получен яче-
истый бетон средней плотностью 600 кг/м3 с прочно-
стью при сжатии 9,1 МПа, в то время как проч-
ность контрольных образцов той же плотности состав-
ляла 5 МПа.
Исследованиями ВНИИстройполимера показана
возможность получения ячеистого бетона средней плот-
ностью 500 — 700 кг/м3 с прочностью при сжатии со-
ответственно 7 — 14 МПа, на растяжение при изгибе
1—4 МПа и морозостойкостью 150 — 200 циклов.
142
Контрольные образцы без добавок имели прочность на
сжатие 3,5 — 5,6 МПа, на растяжение при изгибе 0,5—
1,5 МПа. Добавка вводилась в ячеисто-бетонную
смесь с водой затворения, но при этом авторы не сооб-
щают техническое название, состав и расход добавки.
Исследования НИПИсиликатобетона показывают,
что снижение средней плотности ячеистого бетона с од-
новременным улучшением прочностных и эксплуата-
ционных показателей может быть достигнуто при вве-
дении в сырьевую смесь добавок ПЭС-1 и ФРУ-20 в ко-
личестве 0,1% массы сухих составляющих.
При использовании указанных добавок, совместно-
го сухого помола компонентов сырьевой смеси и опти-
мизации параметров автоклавной обработки, обеспечи-
вающих синтез цементирующих новообразований, ко-
торые на 23 — 25% представлены тоберморитом 1,13
нм, получен ячеистый бетон средней плотностью 570
кг/м3 с прочностью на сжатие 7,1 МПа, на растяжение
при изгибе 1 — 2 МПа, при раскалывании — 0,5 МПа
и морозостойкостью более 75 циклов.'
Заслуживают внимания исследования НИИЖБа [6]
по получению ячеистого бетонополимера. Авторами по-
казана возможность повышения прочности ячеистого
бетона на сжатие в 2 раза, на растяжение при изгибе
до 70% при одновременном снижении водопоглощения
в среднем до 2-5 раз за счет пропитки ячеистого бетона
низковязким мономером метилметакрилатом. Отверж-
дение (полимеризация) осуществляется непосредствен-
но в автоклаве после завершения цикла гидротермаль-
ной обработки. При расходе мономера 10 — 15% (по
массе) получен ячеистый бетон средней плотностью
530 — 740 кг/м3 с прочностью на сжатие 4 — 10 МПа.
Из общего бетоноведения известно, что прочность
тяжелых и легких бетонов обратно пропорциональна
количеству воды затворения (В/Ц). Применительно же
к ячеистым бетонам эта зависимость подтверждается
лишь для материала средней плотностью выше 500
кг/м3.
При более низкой плотности, в частности для теп-
лоизоляционных и акустических ячеистобетонных из-
делий, эта зависимость теряет силу. В этом плане
представляет интерес технология армированных волок-
ном силикатных теплоизоляционных материалов, из-
вестная в нашей стране как технология известково-
кремнеземистых изделий (ИКИ). Главное назначение
143
этих материалов — высокотемпературная теплоизоля-
ция промышленного оборудования. По своим качест-
венным показателям ИКИ превосходят теплоизоляци-
онный ячеистый бетон. В частности, при средней плот-
ности 160 -- 225 кг/м3 ИКИ имеют прочность на рас-
тяжение при изгибе не менее 0,2 — 0,3 МПа.
В связи с этим нам представляется целесообразным
заимствование из этой технологии применительно к
теплоизоляционным ячеистым бетонам таких техноло-
гических приемов как дисперсное армирование, ис-
пользование повышенного количества воды затворения
и совмещение гидротермальной обработки и сушки из-
делий в автоклаве. Последнее обстоятельство очень
важно с точки зрения улучшения теплофизических по-
казателей ячеисто-бетонных изделий, особенно тепло-
изоляционных. Что же касается неизбежных при этом
дополнительных энергетических затрат, то они оку-
пятся за счет повышения теплозащитных показателей
и соответственно снижения затрат на отопление. Более
того, этот технологический прием, по-видимому, в пер-
спективе имеет смысл распространить и на производст-
во ограждающих ячеисто-бетонных изделий и конст-
рукций с доведением отпускной влажности до равно-
весной (5 — 6%).
Это, как будет показано дальше, не только улуч-
шит микроклимат в помещениях, но и позволит повы-
сить карбонизационную стойкость и трещиностойкость
изделий и конструкций.
Для совмещения гидротермальной обработки и
сушки ячеистобетонных изделий используются авто-
клавы специальной конструкции.
Давление в автоклаве создается путем подачи в не-
го пара, а сушка изделий за счет перегрева паровой
среды, для чего используют специальные источники
тепла, размещаемые в автоклаве.
Например, совмещенный метод гидротермальной
обработки и сушки плитных известково-кремнеземи-
стых изделий, применяемый на Светловодском заводе,
осуществляется в следующем режиме:
давление пара в автоклаве.............................1 МПа
температура перегрева пара....................... 230-240 °C
производительность циркуляционного
вентилятора.......................................25000 м3/ч
расход пара в период сушки при давлении
его в теплообменнике 4 МПа....................... 1500 кг/ч
144
На Апрелевском заводе ВНИПИТеплопроекта
(ИКИ) вместо пара в теплообменник автоклава подаются
пары высококипящего органического теплоносителя,
представляющего собой смесь фенилоксида и дифени-
ла. Так как упругость паров этой смеси в 30 -- 35 раз
ниже упругости водяного пара той же температуры, то
представляется возможность повысить температуру без
существенного увеличения давления и за счет этого
интенсифицировать процесс сушки. В частности, при t=
= 350 °C пары указанной смеси имеют давление не вы-
ше 0,4 МПа.
Использование совмещенного режима гидротер-
мальной обработки позволяет не только снизить влаж-
ность ячеистого бетона, но и повысить его прочность
до 1,5 раз при обеспечении конечной влажности изде-
лий W = 5-6% по массе.
Одним из направлений улучшения, строительно-
эксплуатационных показателей ячеисто-бетонных из-
делий и конструкций является повышение качества
пористой структуры.
Актуальность этого направления связана также и с
разработкой технической документации предприятий
нового поколения, ориентированных на формирование
ячеисто-бетонных массивов высотой 1200-1500 мм и
получение конструкционно-теплоизоляционных яче-
истобетонных стеновых блоков средней плотностью
500-600 кг/м3. Основным резервом здесь является
дальнейшее совершенствование и широкое внедрение
разработанной в Советском Союзе комплексной вибра-
ционной технологии.
Для управления дифференциальной газовой пори-
стостью и напряженным состоянием матрицы в про-
цессе вспучивания ячеисто-бетонной смеси в НИИСМИ
разработан способ, предусматривающий введение в со-
став смеси газообразователя ’’второго порядка”. В каче-
стве последнего использованы кремнийорганические
сплавы, реагирующие в щелочной среде с выделением
водорода, например ферросилиций. Применение комп-
лексного газообразователя, по данным авторов, позво-
ляет уменьшить величину открытой пористости на
19%, повысить морозостойкость в 1,5 раза и прочность
ячеистого бетона на 25 -- 35%.
С целью улучшения качества пористой структуры
ячеистого бетона в МИСИ им. В.В. Куйбышева под ру-
ководством А.П. Меркина разработана газопенная тех-
407 -6
145
нология. Поризация смеси по этой технологии осуще-
ствляется за счет воздухововлечения и газообразова-
ния. Однако предварительная поризация ячеисто-бе-
тонной смеси за счет введения ПАВ в газобетономе-
шалку не позволяет полностью реализовать возможно-
сти этого способа. В связи с этим нами предложен и
внедрен способ трехстадийной поризации ячеисто-бе-
тонной смеси, включающий: аэрацию песчаного шлама
в мельнице за счет ПАВ, аэрацию ячеисто-бетонной
смеси в смесителе путем введения добавки ПАВ и по-
ризацию смеси в форме в результате газообразования.
Аэрация песчаного шлама осуществляется в про-
цессе мокрого помола песка за счет введения в мельни-
цу совместно с водой воздухововлекающей добавки,
например сульфанола или триэтаноламина, в виде
0,02 — 0,03%-го раствора. Мокрый помол песка с до-
бавкой ПАВ обеспечивает улучшение условий помола,
позволяет повысить плотность шлама на 4 — 5% без
ухудшения его реологических характеристик и до-
стичь при этом воздухововлечения порядка 18 — 22%.
Равномерно распределенные в объеме шлама пузырьки
вовлеченного воздуха диаметром 0,03 — 0,08 мм повы-
шают его седиментационную устойчивость. Степень
дезаэрации шлама при суточном выдерживании в
шламбассейнах не превышает 5%.
Аэрация сырьевой смеси в смесителе осуществляет-
ся за счет введения с водой затворения ПАВ в количе-
стве 0,02 — 0,03% массы сухих материалов. При этом
дополнительное количество воды с добавкой ПАВ вво-
дится в смеситель после подачи аэрированного шлама.
В связи с тем, что добавки ПАВ замедляют процессы
гидратации цемента, извести и газовыделения, с водой
затворения вводятся добавки хлористых солей натрия
или кальция в количестве 1,5 — 2,5% массы сухих со-
ставляющих. Способ трехстадийной поризации позво-
ляет за счет улучшения качества пористой структуры
снизить среднюю плотность ячеистого бетона, без ухуд-
шения его прочностных показателей, на 6 — 10% и,
что особенно важно, прочность на растяжение при из-
гибе при этом возрастает на 10 -- 15%, несмотря на
снижение средней плотности.
На основе сырьевой смеси состава (% по массе):
шлакопортландцемент М-400-12; известь негашеная
(А=75%) -- 15; песок кварцевый с содержанием SiO2 =
=97%, удельной поверхностью 150 м2/кг — 70; гипс по-
146
луводный — 2; хлористый натрий — 1; В/Т = 0,32 и
давление автоклавной обработки Р = 1,1 МПа, спосо-
бом трехстадийной поризации в промышленных усло-
виях изготовлены стеновые блоки средней плотностью
500-550 кг/м3 с прочностью на сжатие 5,2 -- 5,7 МПа,
на растяжение при изгибе 0,73 — 0,82 МПа [6].
Преимущество многоступенчатой поризации отме-
чается также и в патенте Японии 52-84374 (кл. С04
В21/02 опуб. 4.11.80), в котором показана возмож-
номть получения ячеистого бетона средней плотностью
520-550 кг/м3 с прочностью на сжатие 5,3-5,8 МПа на
основе сырьевой смеси следующего состава (в % по
массе): кварцевый песок 42 -- 80; цемент 5 -- 28; из-
весть негашеная высокоактивная 15 -- 30; триэтанол-
амин (от массы извести) —2; перекись водорода (от мас-
сы извести) — 1,4.
В общем объеме изделий из ячеистого бетона около
32% приходится на теплоизоляционные изделия. При
этом, несмотря на тенденцию уменьшения выпуска
теплоизоляционного ячеистого бетона, доля его в объе-
ме выпускаемой в СССР теплоизоляции довольно высо-
ка — около 10% и, по прогнозам, к 1990 г. снизится до
5 - 6%.
В этой связи вопросы повышения качества тепло-
изоляционного ячеистого бетона, в первую очередь
снижения средней плотности, приобретают особую ак-
туальность. В частности, в ближайшие годы необходи-
мо обеспечить снижение плотности теплоизоляционно-
го ячеистого бетона до 250 кг/м3, теплопроводности в
естественном состоянии не выше 0,07 Вт/м °C. Это по-
зволит снизить энерго- и материалоемкость изделий на
стадии производства в среднем на 30 -- 35%, а себесто-
имость на 25 — 30%. При этом величина приведенных
затрат на единицу термического сопротивления снижа-
ется до 1 — 1,1 руб., что меньше, чем для других ви-
дов жестких теплоизоляционных материалов. Другим
направлением исследований должна явиться разработ-
ка способов объемной и поверхостной гидрофобизации
изделий, составов и методов нанесения влагозащитных
покрытий.
Получение теплоизоляционного ячеистого бетона
средней плотностью 200-250 кг/м3 традиционным спо-
собом поризации сырьевой смеси практически невоз-
можно. Получение ячеистого бетона средней плотно-
стью ниже 250 кг/м3 с содержанием 10% твердой фазы
147
Рис. 25. Физическая модель пористой
структуры теплоизоляционного
ячеистого бетона средней плотностью
ниже 200 кг/м3
1 - бинарная решетка 1-го порядка;
2 - бинарная решетка 2-го порядка;
3 - пространственная решетка ячеис-
того бетона со сферическими газо-
выми порами; 4 - то же, при транс-
формации газовых пор в многогран-
ные
и общей пористостью выше 90% предопределило необ-
ходимость разработки модели пористой структуры та-
кого материала' и технологических приемов ее реали-
зации.
А.П.Меркиным и А.Н.Филатовым разработана мо-
дель структуры ячеистого бетона общей пористостью
выше 90%, которая образована сочетанием пор четы-
рех типоразмеров: капиллярными d*, воздухововлече-
ния df, d$ и газовыми d% в условно-плотной упаковке
в бинарные гексагональные решетки двух порядков
(рис. 25).
Пространственный каркас формируется последова-
тельным заполнением объема порами заданного разме-
ра (табл. 21). При этом предельно плотная укладка
пор достигается за счет самопроизвольной пространст-
венной перестройки решетки и ее уплотнения при сту-
пенчатом повышении общей пористости. Капиллярные
поры — d* и воздухововлеченные -- образуют гекса-
гональную решетку первого порядка межпорового ма-
териала. Воздухововлечение поры — d® и газовые по-
ры — d% образуют пространственный каркас ячеистого
бетона (рис. 25).
Максимальная пористость бинарной решетки вто-
рого порядка при толщине перегородок 40-60 мкм и
диаметре пор = 0,8-1 мм достигает 62-64%. Даль-
нейшее повышение? пористости системы возможно
только лишь путем трансформации сферических газо-
вых пор в многогранные в результате взаимодействия
с упругими пенными порами при достижении условно-
148
Таблица 21. Характер и распределение пор по размеру в модели
Виды пор Размеры пор, см Доля пор в общей пористости, %
Капиллярные (d*) 110-4-5-10"s 10-12
Воздухововлечениые:
первого порядка (dj^) 110"3-510 3 5-7
второго порядка (d^) 8-10 3—2-10 2 6-25
Газовые (dj ) 0,05-0,12 50-74
плотного соприкосновения. При трансформации газо-
вых пор в многогранные объем пористости увеличива-
ется на 13-15% за счет уменьшения объема межузлий
межпорового материала. В результате пористость би-
нарной решетки второго порядка возрастает до 70-
74%. Оставшееся пространство, 26-30% объема, занято
межпоровым материалом и содержит бинарную решет-
ку первого порядка пористостью 18-21%, которая
представлена: капиллярной (10-12%), пенной (5-7%) и
гелевой (около 2%) пористостью.
Такая пористая структура образована порами раз-
личного происхождения при таком удельном их содер-
жании в системе, которое существенно уменьшает ве-
роятность их объединения и разружения, что и обеспе-
чивает повышенную устойчивость системы. Повыше-
нию устойчивости системы способствует также то, что
наименее стойкие газовые поры окружены оболочкой
из пенных пор, которые выполняют роль упругих де-
мпферов. При этом большая ’’жизнестойкость” пенных
пор позволяет сохранить газонепроницаемость оболо-
чек газовых пор в течение всего процесса формирова-
ния пористой структуры. Взаимодействие газовых и
упругих пенных пор в межпоровых перегородках при-
водит к увеличению их напряженного состояния, что
способствует повышению их устойчивости и газонепро-
ницаемости. Рассмотренная модель была успешно реа-
лизована на практике при использовании способа
трехстадийной поризации. В частности, на Белгород-
Днестровском ЭЗЯБиНэтот способ был успешно приме-
нен при выпуске трех видов изделий: теплоизоляцион-
ных плит, звукопоглощающих плит ’’Силакпор”, со-
вмещенных плит покрытия со слоем монолитной теп-
лоизоляции из ячеистого бетона средней плотностью
Ро=200 кг/м3. Была использована ячеисто-бетонная
смесь следующего состава, %: портландцемент М-400 в
количестве 11 — 20; известь негашеная 5 — 10; песок
149
кварцевый удельной поверхностью 180 — 200 м2/кг (в
известково-песчаной смеси) -- 18 -- 28; удельной повер-
хностью 300-350 м2/кг (в шламе) -- 8 -- 13; хлористый
натрий (кальций) -- 1,2 — 1,7; алкилсульфанол — 0,1 —
0,3; алюминиевая пудра марки ПАП-1 -- 0,15 -- 0,27;
В/Т = 0,5 - 0,7. Давление автоклавной обработки Р =
= 1,1 МПа [6].
Полученный ячеистый бетон характеризовался сле-
дующими качественными показателями: средняя плот-
ность 200 -- 260 кг/м3, предел прочности на сжатие
0,45 -- 1 МПа, коэффициент прочности 102 -- 143, теп-
лопроводность (при +25 °C) — 0,058 — 0,065 Вт/(м°С).
Для защиты от увлажнения предусмотрена повер-
хностная обработка изделий из теплоизоляционного
ячеистого бетона раствором битума (БН 70/35) в керо-
сине (окунанием), водной эмульсией латекса СК-6-65
ГП (окунанием или распылением) или обклейка рубе-
роидом (пергамином).
При выпуске калиброванных теплоизоляционных
изделий заготовки, на которые ячеистый массив разре-
зается до или после автоклавной обработки фрезеруют,
а калиброванные изделия подвергают поверхностной
гидрофобизации, например композициями на основе
пиролизной или силиконой смолы.
Повышению технического уровня производства
теплоизоляционных и акустических изделий из яче-
истого бетона способствует внедрение технологических
разработок ВНИИтеплоизоляция (г. Вильнюс). Инсти-
тутом разработаны технология и оборудование для из-
готовления калиброванных теплоизоляционных плит,
применение каторых для утепления кровель исключа-
ет необходимость в выравнивающем слое из цементно-
песчаного раствора. Не менее успешным является ис-
пользование калиброванных теплоизоляционных вкла-
дышей при изготовлении трехслойных стеновых пане-
лей. Производство этих плит организованно на Кау-
насском ЗСИ ’’Битукас” и Калининских КСМ № 1 и 2.
Институтом усовершенствована технология и осво-
ен выпуск модифицированных акустических плит ”Си-
лакпор-М” пониженной до 250 — 300 кг/м3 плотности.
Начато производство штучных звукопоглотителей из
ячеистого бетона ’’Порасил” средней плотностью 300
кг/м3, предназначенных для промышленных зданий.
Представляет интерес технология сборных вклады-
шей высотой на этаж, предназначенных для возведе-
150
ния одно- и многоэтажных здании.
Особенно перспективной, на наш взгляд, является
технология двухслойных газосиликатных пенополи-
стирольных плит ’’Силипласт” типа ’’сэндвич”, разра-
ботанная ВНИИтеплоизоляции. Плиты предназначены
для утепления кровли из профилированного металли-
ческого настила, а также могут применяться как утеп-
литель в совмещенных кровлях. Плиты состоят из
слоя пенополистирола средней плотностью 30 — 40
кг/м3, соединенного с ячеистым бетоном средней плот-
ностью не более 300 кг/м3 и покрыты с обеих сторон
рубероидом марки РПП-300, который выполняет роль
гидроизоляции и армирующего материала.
Технология плит ’’Силипласт” включает изготовле-
ние калиброванных плит из теплоизоляционного яче-
истого бетона, разрезку пенополистирола на плиты
требуемой толщины, приготовление битумной мастики
и оклейку двухслойной плиты с обеих сторон руберои-
дом (рис. 26).
Готовые изделия специальным автоматическим ус-
тройством укладываются в контейнеры, конструкция
которых также разработана институтом ВНИИтеплои-
золяция.
Рис. 26. Схема линии по производству плит ’’Силипласт”
1 - приемный рольганг; 2 - узел калибровки блоков; 3 - про-
межуточный конвейер; 4 - подающий стол; 5 - пилорамный
узел; 6 - питатель с промежуточным столом; 7 - узел укладки
и обеспыливания плит; 8 — конвейер уплотнения плит; 9,12 —
бобины рубероида; 10, 11 - емкости для битума; 13 - установка
обжатия и выдержки полотна; 14 - узел резки; 15 — накопитель;
16 — укладчик; 17, 19 — механизмы перемещения контейнеров;
18 - снижатель; 20 - пульт управления; 21 - кассета; 22 - кон-
вейер; 23 - емкость для отходов
151
Размеры плит: длина — 1000 и 2000 мм, ширина —
900 мм и толщина -- 100 — 200 мм. Управление ли-
нией осуществляется с общего пульта и обслуживается
10-ю рабочими. Производительность линии при двух-
сменной работе 250 тыс.м2 в год. Производство
плит "Силипласт” организовано на Павлодарском
КЖБИ № 4.
Перспективным направлением является производ-
ство гидрофобизированных стеновых блоков из яче-
истого бетона средней плотностью 450 -- 500 кг/м3 для
сельского домостроения, выпуск которых осуществля-
ется на технологической линии по изготовлению ка-
либрованных теплоизоляционных плит. При этом не-
сколько видоизменено лишь оборудование для послеав-
токлавной разрезки массивов и калибровки блоков.
Необходимо отметить, что технология и оборудова-
ние этих линий предусматривают выпуск газосиликат-
ных теплоизоляционных и акустических изделий, т.е.
на основе бесцементных сырьевых композиций из пес-
ка и извести. Это, помимо высокого качества продук-
ции, предопределяет высокую эффективность как тех-
нологии, так и самих изделий.
Изложенное показывает, что технология ячеистых»
бетонов обладает значительными резервами повыше-
ния качества готовой продукции. Однако при этом не
следует ожидать, что одновременная реализация рас-
смотренных рекомендаций позволит резко повысить
качество ячеистого бетона за счет суммирования эф-
фектов. Каждая из рассмотренных разработок может
обеспечить достижение ожидаемого эффекта лишь в
том случае, если ее внедрение будет увязано с особен-
ностями принятой на предприятии технологии, с уче-
том характеристик сырьевых материалов и состава
сырьевых смесей, а также способа формования яче-
исто-бетонных изделий и конструкций.
Вместе с этим для предприятий, работающих по
мокрой схеме подготовки кремнеземистого компонен-
та, безотносительно к индивидуальным особенностям
технологии, могут быть рекомендованы: использование
добавок химически активного SiO2; органических доба-
вок, способствующих созданию в силикатном камне
дополнительных структурных ’’барьеров” и кольмата-
ции пор; применение комплексного газообразователя,
включающего газообразователь ’’второго порядка”; рас-
152
смотренные ранее (см.п. 2.4.3) порядок дозирования
алюминиевой суспензии и способ многоступенчатой
(трехстадийной) поризации ячеистобетонной смеси.
Практика производства и применения ячеистых бе-
тонов показывает, что между технологическими пара-
метрами производства и эксплуатационными показате-
лями материала существует неразрывная взаимосвязь.
Поэтому улучшение эксплуатационных показателей
ячеисто-бетонных изделий может быть достигнуто
прежде всего за счет оптимизации технологических
параметров с учетом характеристик применяемого
сырья, номенклатуры продукции и условий эксплу-
атации.
Известно, что долговечность ячеисто-бетонных из-
делий в значительной мере определяется их трещино-
стойкостью. Трещины, появляющиеся в процессе изго-
товления или эксплуатации, не только ухудшают
внешний вид изделий, но, являясь очагами разруше-
ния бетона и коррозии арматуры, резко понижают на-
дежность их эксплуатации. Основной причиной появ-
ления и развития трещин является возникновение в
отдельных микрообъемах материала деформаций рас-
тяжения, превышающих предельную растяжимость. В
соответствии с этим повышению трещиностойкости
способствуют все те факторы, которые позволяют
уменьшить величину деформаций усадки материала и
увеличить его предельную растяжимость, прямо про-
порциональную пределу прочности при растяжении и
обратно пропорциональную модулю упругости ячеисто-
го бетона.
Технологические приемы повышения предельной
растяжимости и предела прочности при растяжении
были рассмотрены выше. Следует лишь добавить, что
увеличение предельной растяжимости может быть так-
же достигнуто в результате формирования такой
структуры цементирующего вещества, в которой поми-
мо хорошо закристаллизованных новообразований
(низкоосновных гидросиликатов кальция и тобермори-
та) имеются включения гелевидной фазы, равномерно
распределенной в объеме силикатного камня. Микро-
трещины и микродефекты в подобных структурах при
приложении внешней нагрузки развиваются медлен-
нее, что связано с их блокированием в процессе пла-
стической деформации силикатного камня.
Основное направление повышения трещиностойко-
сти крупноразмерных ячеисто-бетонных' изделий и
407—7
153
конструкций — это снижение величины влажностной
усадки материала. Связано это с высокой интенсивно-
стью последней (Ej/л) в первый месяц после изготовле-
ния ячеисто-бетонных изделий, которая составляет
около 110'2(мм/м) сут'1. Это более чем в 4 раза превы-
шает интенсивность карбонизационной усадки в пер-
вые 500 сут эксплуатации изделий, равной 0,24-10'2
(мм/м) сут'1.
Возникающие при влажностной усадке изделий на-
пряжения, как правило, не успевают полностью релак-
сироваться, что и приводит к зарождению и развитию
трещин.
Величина влажностной усадки зависит от характе-
ра пористой структуры силикатного камня ячеистого
бетона, вида его цементации пи [см. формулы (5),(7)],
фазового состава цементирующих новообразований и в
меньшей степени от начальной (послеавтоклавной)
влажности.
Эффективным технологическим приемом повыше-
ния трещиностойкости ячеисто-бетонных изделий на
стадии изготовления и эксплуатации является приме-
нение сырьевых композиций на основе грубомолотого
песка.
Получение высокопрочного силикатного камня
(межпорового материала) связано с формированием ра-
ционального объема цементирующих новообразований,
обеспечивающих склеивание непрореагировавших час-
тиц песка и заполнение его межзерновой пустотности.
При этом уменьшение межзерновой пустотности, до-
стигаемое использованием грубомолотого песка, позво-
ляет достичь высокой степени омоноличенности струк-
туры (по) и прочности силикатного камня при мень-
шем объеме цементирующих новообразований, что спо-
собствует снижению деформаций влажностной усадки.
Согласно формулам (4), (7), получение ячеистого бето-
на высокой трещиностойкости и прочности обеспечива-
ется при формировании поровой структуры силикатно-
го камня— п < 1,5 и значении по = 1,2— 1,3. Наиболее
полно этим" требованиям отвечает использование грубо-
молотого песка удельной поверхностью 120 — 150
м2/кг, пустотностью 30 — 35%, удельной химической
активностью 0,9 — 1,2 мг/м2. Последняя для песка с
содержанием SiO2>98% достигается при температуре ав-
токлавной обработки t = 183°С (Р = 1,1 МПа). При бо-
лее низких температурах автоклавной обработки или
154
использовании песка полиминерального состава дости-
жение указанного значения удельной химической ак-
тивности обеспечивается применением кремнеземисто-
го компонента композиционного состава, включающе-
го грубодисперсную и тонкомолотую составляющие,
или за счет введения добавки химически активного
SiO, [6].
Использование сырьевых композиций на основе
грубомолотого песка предусматривает необходимость
осуществления мокрого помола песка в присутствии
добавок ПАВ, что позволяет исключить расслоение
шлама при его выдерживании в шламбассейнах, а при
поризации смеси способствует самопроизвольному оттор-
жению грубых фракций песка (d >0,1 мм) в межузлия
перегородок. Это приводит к концентрации тонкодис-
персных фракций песка и вяжущего в наиболее тон-
кой, несущей части межпоровых перегородок, что по-
зволяет сохранить их целостность и достичь высокой
прочности.
Применение сырьевых композиций на основе гру-
бомолотого песка особенно эффективно в производстве
конструкционных ячеистых бетонов плотностью 800 —
1000 кг/м3, к которым предъявляются повышенные
требования по трещиностойкости, деформациям ползу-
чести, модулю упругости и долговременной прочности.
При этом представляется возможным снизить расход
извести и цемента до 25% без ухудшеия прочностных
показателей.
В табл. 22 приводятся проверенные на практике со-
ставы сырьевых композиций на основе грубомолотого
песка.
Применение сырьевых композиций на основе гру-
бомолотого песка позволяет полностью исключить тре-
щинообразование конструкционных ячеисто-бетонных
изделий повышенной плотности в процессе автоклав-
ной обработки и за счет снижения деформаций влаж-
ностной усадки до 0,28 — 0,35 мм достичь гаранти-
рованной их трещиностойкости в условиях эксплуа-
тации.
Однако применение грубомолотого песка с 5уд =
=90 —150 м2/кг целесообразно лишь в случае использо-
вания песков с модулем крупности выше 1,4 и содер-
жанием SiO2 не менее 95 %.
Применение мелких песков полиминерального со-
става с большим содержанием примесей не обеспечива-
155
Таблица 22. Составы сырьевых композиций на основе грубомолотого
песка удельной поверхностью 90-150 м2 /кг
Компонент Состав
__2_ д 3
Песок (с содержанием 72,5 72 73,5
SiOj не менее 98% 70 72 71,5
10 И 10
Цемент марки 400 — — —
12 11 12,5
16 15 14
Известь негашеная — — —
15 14 13,5
(при актив- (при актив- (при актив-
ности иости Ности
70-75%) 75-80%) выше 80%)
2,5 2 2,5
Гипс полуводный — — —
2 3 2,5
Примечание. Над чертой приводятся значения для портланд-
цемента, под чертой - для шлакопортландцемента.
ет достижения ожидаемого эффекта. Связано это с се-
лективностью размола составляющих кремнеземистого
компонента и тем, что при грубом помоле мелких пес-
ков приращение новых химически активных поверх-
ностей незначительно.
С целью достижения необходимого значения удель-
ной химической активности As > 0,9 мг/м2 [см. форму-
лу (16)] при использовании мелких песков полимине-
рального состава эффективным является использование
грубомолотого песка композиционного состава, облада-
ющего в сравнении с грубомолотым песком понижен-
ной межзерновой пустотностью и повышенной химиче-
ской активностью. В частности, на Белгород-Днестров-
ском ЭЗЯБиИ в производстве ячеисто-бетонных изде-
лий успешно применен следующий композиционный
состав песка, в % по массе: 68 -- 75 песка с S = 60 —
90 м2/кг; 18 - 20 с S = 180 - 200 м2/кг; 13 - 15 с
5уд = 300 -- 330 м2/кг. Мокрый помол песка осуществ-
ляется в присутствии добавки ПАВ, вводимой в мель-
ницу в виде 0,03%-го раствора сульфанола (рис. 27).
Применение добавки ПАВ позволило снизить содержа-
ние воды в шламе на 4 -- 6% без ухудшения его по-
движности. Воздухововлечение шлама при этом состав-
156
Рис. 27. Технологическая схема подготовки
кремнеземистого компонента композиционного
состава на Белгород-Днестровском заводе яче-
истых бетонов и изделий
ляло 18 -- 22%, что привело к уменьшению скорости
осаждения песка (расслоения шлама) до 2,5 раз. Сред-
ний диаметр пузырьков вовлеченного воздуха равен
0,03 — 0,08 мм, что обеспечивает их связанность с час-
тицами песка и высокую устойчивость. В частности,
степень дезаэрации шлама при суточном хранении в
шламбассейне не превышает 5%.
157
Содержание в составе ячеисто-бетонной смеси около
40 % грубодисперсного песка со средним диаметром ча-
стиц 80 — 140 мкм способствует снижению суммарной
дисперсности до 140 — 150 м2/кг, а межзерновой пус-
тотности до 25 — 30%. При этом химическая актив-
ность песка композиционного состава, оцениваемая его
растворимостью при принятых параметрах автоклав-
ной обработки — t = 183°С (Р=1,1 МПа), Гц= 4 ч, прак-
тически не изменилась и составила — 0,24 мг/г, а для
обычного песка мокрого помола S = 200 м2/кг --
0,26 мг/г.
Удельная химическая активность песка компози-
ционного состава составляет — 0,96 мг/м2, а песка
удельной поверхностью 200 м2/кг -- 0,84 мг/м2. Следо-
вательно, регулируя фракционный состав песка, как,
например, в случае композиционного состава, можно
значительно улучшить его технологические характери-
стики — снизить суммарную удельную поверхность,
обеспечив высокую удельную химическую активность.
Снижение величины суммарной удельной поверх-
ности кремнеземистого компонента, а следовательно, и
сырьевой шихты позволило снизить В/Т с 0,44 — 0,47
до 0,34 -- 0,36 без ухудшения реологических характе-
ристик формовочной смеси. Это привело к уменьше-
нию предавтоклавной влажности до 30 — 32%, что по-
зволило сократить продолжительность прогрева изде-
лий на 1 — 1,5 ч (см. рис. 12) и расход пара на 5 —
7%. Готовые изделия характеризовались пониженной
влажностью и капиллярной пористостью. При этом от-
мечено увеличение среднего радиуса капиллярных пор,
что обеспечило снижение величины влажностных гра-
диентов в теле бетона как на стадии подъема, так и на
стадии сброса давления пара. Последнее особенно важ-
но в связи с завершением процессов формирования
структуры силикатного камня ячеистого бетона, кото-
рая в силу этого обладает низкой способностью к ре-
лаксации возникающих в теле бетона напряжений.
Это является одной из основных причин образования
микротрещин, а часто и полного разрушения конст-
рукционных ячеисто-бетонных изделий повышенной
плотности. В частности, указанные явления наблюда-
лись на Белгород-Днестровском заводе в период освое-
ния производства конструкционных элементов средней
плотностью 800 — 1000 кг/м3 при использовании тра-
диционных составов ячеисто-бетонной смеси на основе
песка удельной поверхностью 200 — 250 м2/кг.
158
Внедрение грубомолотого песка композиционного
состава позволило исключить брак ячеисто-бетонных
изделий, величина которого из-за трещинообразования
в период сброса давления пара доходила до 20%, и ус-
пешно освоить производство конструкционных элемен-
тов марок 50 (класс В 3,5) и 75 (класс В 5) для строи-
тельства жилых домов серии 126.
Не менее успешным оказалось применение песка
композиционного состава и при производстве стеновых
блоков средней плотностью 500 -- 550 кг/м3 и наруж-
ных панелей средней плотностью 600 кг/м3. При этом
производительность помольного оборудования повыси-
лась в среднем в 1,5 раза, а затраты электроэнергии на
помол песка снижены на 30 — 35%.
Таким образом, снижение величины влажностной
усадки ячеистого бетона до значений, регламентируе-
мых ГОСТ 25485-82, возможно путем применения
сырьевых композиций на основе грубомолотого песка
8уд = 90 — 150 м2/кг при изготовлении изделий из
ячеистого бетона средней плотностью соответственно
900 — 550 кг/м3.
Следует отметить, что в стандартах большинства
зарубежных стран и фирм также регламентируется ве-
личина влажностной усадки ячеистого бетона, которая
не должна превышать 0,5 мм/м и, как правило, со-
ставляет 0,3 -- 0,4 мм/м. При этом за величину влаж-
ностной усадки принимается усадка образцов ячеисто-
го бетона при уменьшении его влажности от послеав-
токлавной до равновесной с окружающей средой (в
среднем 5% по массе).
Известно, что долговечность силикатных ячеистых
бетонов существенно зависит от их карбонизационной
стойкости — сопротивления агрессивному воздействию
атмосферного углекислого газа. Влияние его тесно свя-
зано как с влажностью изделий, так и с фазовым и
морфологическим составом цементирующих силикат-
ный камень новообразований. Естественная карбониза-
ция ячеистого бетона сопровождается деформациями
усадки и снижением прочностных показателей. Наибо-
лее активно углекислая коррозия протекает при влаж-
ности ячеистого бетона 15 -- 25% (по массе), что сопро-
вождается разрушением прежде всего низкоосновных
гидросиликатов кальция типа CSH (I) с образованием
геля поликремниевой кислоты и вторичного кальци-
та — СаСО3. Рекристаллизация его, сопровождаемая
159
объемными изменениями, и приводит к снижению
прочности изделий, величина которой может достигать
25 -- 30%. При этом, если процесс естественного высу-
шивания, снижения влажности ячеистого бетона до
равновесной с окружающей средой (W = 5 -- 6%) рас-
тягивается во времени, то происходит наложение де-
формаций карбонизационной усадки на влажностную.
При этом интенсивность и суммарная величина дефор-
маций усадки могут превысить значение предельной
растяжимости ячеистого бетона и его релаксационную
способность, что приведет к появлению и раскрытию
трещин.
Учитывая, что снижение влажности ячеистого бето-
на до 5% и меньше исключает отрицательное воздей-
ствие на него атмосферного углекислого газа (СО2), не-
которые зарубежные фирмы добиваются снижения
влажности ячеистого бетона за счет использования ва-
куумирования после завершения цикла автоклавной
обработки и последующего выдерживания изделий на
вентилируемых складах. Нам представляется более
эффективным применение специальных автоклавов,
позволяющих совмещать гидротермальную обработ-
ку и сушку крупноразмерных изделий из ячеистых
бетонов.
Другим направлением является обеспечение такого
влажностного режима высушивания изделий до равно-
весного, при котором интенсивность суточных дефор-
маций усадки (влажностной и карбонизационной) в
первые 6 мес эксплуатации не превышает 0,002
(мм/м), сут’1. Для этого, например, могут быть реко-
мендованы отделка ограждающих конструкций внут-
ренней пароизоляцией или применение наружной вен-
тилируемой облицовки. При выборе составов пароизо-
ляционных покрытий целесообразно воспользоваться
рекомендациями [5].
Не менее эффективным является формирование в
процессе автоклавной обработки такой структуры це-
ментирующих новообразований, которая на 60 -- 70%
своего объема представлена низкоосновными гидроси-
ликатами кальция типа CSH (I) и на 30 -- 40% хоро-
шо закристаллизованным тоберморитом 1,13 нм. Та-
кая структура, как это установлено Е.А. Галибиной и
К.К. Эскуссон, является рациональной и с точки зре-
ния прочностных показателей и в плане обеспечения
высокой морозостойкости ячеистого бетона.
160
Высокой атмосферостойкостью обладают также яче-
истые бетоны, цементирующее вещество силикатного
камня которых представлено низко- и высокоосновны-
ми гидросиликатами в таком соотношении, чтобы кар-
бонизация не вызывала уменьшения объема кристал-
лической части твердой фазы. Е.С. Силаенков устано-
вил, что при использовании смешанного вяжущего со-
става — цемент: известь = 1:1,5, обеспечивающего син-
тез цементирующего вещества основностью CaO/SiO2-l,
достигается высокая атмосферостойкость силикатных
ячеистых материалов.
3,2. СНИЖЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНЫХ И ТОПЛИВНО-
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ В ПРОИЗВОДСТВЕ СИЛИКАТНЫХ
ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ
Производство силикатных ячеистых бетонов, осно-
ванное на использовании повсеместно распространен-
ного сырья и требующее относительно небольших за-
трат материальных и топливно-энергетических ресур-
сов, характеризуется самой низкой материале- и энер-
гоемкостью в сравнении с производством других стено-
вых строительных материалов (см. табл. 2). Вместе с
этим в настоящее время имеются реальные предпосыл-
ки повышения экономической эффективности произ-
водства силикатных ячеистых бетонов за счет сниже-
ния их средней плотности, широкого вовлечения в
производство в качестве основного сырья различных
промышленных отходов и вторичнных ресурсов, сни-
жения топливно-энергетических затрат на подготов-
ку (помол) сырьевых материалов и автоклавную об-
работку.
Топливно-энергетические затраты на получение
1 м3 ячеистого бетона на различных предприятиях от-
расли колеблются в очень широких пределах — тепла
от 0,19 до 0,52 — 0,84 Гкал, электроэнергии от 10 до
50 кВт ч, а в отдельных случаях до 65 — 75 кВт ч. В
целом же на долю топливно-энергетических затрат
приходится 5 -—16% полной себестоимости. Наиболее
энергоемким переделом в технологии ячеистых бетонов
является помол сырьевых материалов.
При использовании традиционной схемы подготов-
ки сырьевых материалов, предусматривающей мокрый
помол песка, затраты электроэнергии могут быть сни-
жены за счет применения добавок ПАВ, которые вво-
161
дятся в мельницу мокрого помола с водой (см. рис. 27).
В этом случае повышение плотности шлама без ухуд-
шения его подвижности позволяет повысить произво-
дительность помольного оборудования в 1,3 — 1,4 раза,
снизить удельные энергозатраты на 5 — 6 кВтч/т, или
на 10 — 15%. Не менее важно, что при этом, как уже
отмечалось выше, достигается и улучшение свойств
ячеистого бетона.
Особенно эффективным, как показывает опыт Бел-
город-Днестровского завода ячеистых бетонов и изде-
лий, является сочетание грубодисперсного помола пес-
ка с использованием добавки ПАВ. В частности, мок-
рый помол основной массы песка (65 — 75%) до удель-
ной поверхности 90 -- 120 м2/кг в присутствии добав-
ки ПАВ позволил повысить производительность по-
мольного оборудования до 2 раз и снизить суммарные
удельные энергозатраты на подготовку сырьевых мате-
риалов на 8 — 10 кВт ч/т.
Исследования МИСИ им. В.В. Куйбышева, НИПИ-
силикатобетона и Воронежского ИСИ, а также- опыт
работы цеха ячеистых бетонов Воронежского завода
ЖБИ-1 [6] и предприятий, работающих по технологии
фирмы ’’Калсилокс”, показывают возможность сниже-
ния удельных затрат электроэнергии при помоле на
30 -- 40% и суммарных энергетических затрат на по-
мол и автоклавную обработку в 1,5 раза при использо-
вании способа совместного сухого помола компонен-
тов — ’’сухой” схемы подготовки сырьевых материалов.
Не менее важно, что при этом способе снижается износ
мелющих тел и футеровки мельницы, величина кото-
рого при мокрой схеме помола составляет в среднем
1,19% массы подвергаемого помолу песка. В результа-
те ежегодный намол металла на заводах ячеистых бе-
тонов составляет в среднем 40 -- 42 тыс.т.
В этой связи заслуживает внимания опыт зарубеж-
ных фирм, которые помол песка осуществляют, как
правило, в мельницах с резиновой футеровкой, а в ка-
честве мелющих тел используют песчаник или кварци-
ты с размером кусков 30 — 70 мм. Это позволяет не то-
лько исключить намол металла, но и обеспечивает по-
вышение химической активности кремнеземистого
компонента по сравнению с помолом в мельнице с ме-
таллическими мелющими телами. Связано это, как
нам представляется, с высокой чистотой вновь образу-
ющихся при помоле поверхностей частиц песка, а так-
162
же появлением в шламе высокодисперсных аморфизи-
рованных частиц. Последние, обладая высокой хими-
ческой активностью, способствуют при автоклавной об-
работке повышению в жидкой фазе концентрации си-
ликат-иона, что приводит к интенсификации процес-
сов структурообразования и повышению прочностных
и эксплуатационных показателей ячеистого бетона.
Экономия топливно-энергетических ресурсов приоб-
ретает все возрастающее значение и затрагивает прак-
тически все отрасли промышленности строительных
материалов. Важным показателем любого производст-
ва является его энергоемкость — суммарные затраты
тепловой и электрической энергии на получение еди-
ницы продукции.
В производстве ячеистых бетонов самым энергоем-
ким и продолжительным технологическим переделом
является автоклавная обработка. При этом расход теп-
ловой энергии составляет около 50 — 60% общего рас-
хода. В этой связи вопросы снижения расхода пара и
сокращения продолжительности автоклавной обработ-
ки приобретают особую актуальность.
Одним из существенных резервов экономии тепло-
вой энергии является вторичное использование отрабо-
танного пара и конденсата, на долю которых прихо-
дится около 30% теплопотерь (табл. 11). Для этого не-
обходимо на предприятиях предусмотреть перепуск от-
работанного пара из автоклава в автоклав.
Однако поскольку регулярный перепуск пара воз-
можен лишь при наличии не менее пяти автоклавов,
то при меньшем их количестве отработанный пар и
конденсат могут быть использованы для подогрева во-
ды затворения и отопления.
Экономия теплоты при перепуске пара из одного
автоклава в другой составляет не менее 0,01 Гкал/м3
ячеистого бетона, но может достигать и 0,03 — 0,04
Гкал/м3 в зависимости от давления пара при авто-
клавной обработке и полноты перепуска.
Перепуск отработанного пара ведется около 1 ч до
снижения давления пара в автоклаве в пределах 0,25-
0,35 МПа. В этой связи применение режимов авто-
клавной обработки с предварительной продувкой и ва-
куумированием при перепуске пара позволяет не толь-
ко сократить продолжительность автоклавной обработ-
ки, но и полнее использовать обработанный пар за
счет снижения остаточного давления его в автоклаве
до 0,05 — 0,1 МПа.
163
Опыт ряда отечественных предприятий и зарубеж-
ных фирм показывает высокую эффективность исполь-
зования конденсата для затворения ячеисто-бетонной
смеси.
Снижение расхода пара и сокращение продолжи-
тельности автоклавной обработки, как отмечалось ра-
нее (см. рис. 13), достигается при обеспечении предав-
токлавной влажности ячеисто-бетонного сырца в пре-
делах 28 — 32% и температуры его не ниже 80°С. Не-
которые авторы рекомендуют повышать температуру
ячеисто-бетонного сырца до 95°С. Однако при этом воз-
растает опасность повышения температуры в центре
массива, что может вызвать кипение воды или же ак-
тивное испарение ее, что приводит к повреждению
структуры и ухудшению качества ячеистого бетона.
Для поддержания температуры ячеисто-бетонного
сырца перед загрузкой не ниже 80°С целесообразно
использовать специальные камеры с подогреваемым
полом и закрытыми шторами входом и выходом. Нам
представляется, что для этих целей можно было бы ис-
пользовать рекуперационные туннели, в которых вы-
держиваются после автоклавной обработки готовые из-
делия для снятия термических и влажностных напря-
жений (см. пп. 2, 4, 6). Выделяемое при остывании
изделий тепло вторично использовалось бы для нагре-
ва и поддержания на указанном уровне температуры
ячеисто-бетонного сырца.
Снижение расхода пара на автоклавную обработку
достигается также за счет увеличения коэффициента
заполнения автоклава и снижения теплопотерь на на-
грев автоклава за счет улучшения качества тепловой
изоляции.
Повышение коэффициента заполнения автоклава
может быть достигнуто при переводе предприятий на
формование ячеисто-бетонных массивов высотой 1200
мм (см. табл. 15). При этом за счет повышения коэф-
фициента заполнения автоклава с 0,4 до 0,45 удель-
ный расход теплоты снижается на 5,2%.
Теплопотери через стенки автоклава и нагрев его
составляют около 23%, при отсутствии теплоизоляции
корпуса автоклава. В этой связи необходимо обеспе-
чить качественную теплоизоляцию поверхностей авто-
клава (корпуса и крышек), например, стекло- или ми-
нерало-волокнистыми матами с обкладкой их фольгой.
164
Из-за плохого качества теплоизоляции потери
теплоты через корпус автоклава составляют около
0,8 Гкал.
Улучшение качества теплоизоляции позволяет сни-
зить эти потери до 0,11 Гкал, что в масштабе страны
может сберечь сотни тысяч тонн пара. Следует отме-
тить, что, если допустимая температура наружной по-
верхности автоклава (40 -- 45 °C) в нашей стране
определяется требованиями техники безопасности, то
за рубежом, в целях снижения теплопотерь, эта вели-
чина ограничена 2°С выше температуры окружающего
воздуха.
В настоящее время вполне реально за счет незначи-
тельных затрат и организационных мероприятий, на-
правленных на улучшение качества тепловой изоля-
ции, обеспечить достижение разницы между темпера-
турой поверхности теплоизоляции корпуса автоклава и
окружающим воздухом в 3 °C.
Как известно, многие предприятия и особенно цеха
небольшой мощности, выпускающие ячеисто-бетонные
изделия, не имеют автономных котельных. Поэтому в
период отопительного сезона, из-за трудностей обеспе-
чения паром высокого давления или других причин,
часто возникает необходимость перевода автоклавного
хозяйства на гидротермальную обработку паром пони-
женных температуры и давления — t=143 — 155°С;
Р=0,5 — 0,6 МПа. В этом случае, во избежание ухуд-
шения прочностных и эксплуатационных показателей
ячеистого бетона, необходимо предусмотреть использо-
вание кремнеземистого компонента композиционного
состава, включающего тонкомолотую составляющую,
или введение в сырьевую смесь тонкодисперсной добав-
ки химически активного SiO2 (см. табл. 19). Расход
добавки может быть определен расчетным путем с ис-
пользованием приведенных в работе [11] формул.
Как было показано ранее (см. рис. 13), снижение
температуры автоклавной обработки со 183 или 174,5
°C до 143 °C позволяет уменьшить, при той же продол-
жительности цикла автоклавной обработки, расход па-
ра соответственно в 1,6 и 1,4 раза.
Снижение температуры со 183 до 174,5 °C приво-
дит к уменьшению расхода пара в среднем на 13%
(см. рис. 13).
165
3.3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ
И ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕ
СИЛИКАТНЫХ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ
В Основных направлениях экономического и соци-
ального развития СССР на 1986-1990 гг. и на период
до 2000 года поставлена задача ’’полнее использовать
материалы попутной добычи, вторичное сырье, шлаки
и другие отходы для производства строительных мате-
риалов”. Реализация этой задачи имеет важнейшее
значение для интенсификации общественного произ-
водства, снижения затрат на развитие сырьевой базы
промышленности строительных материалов и умень-
шения загрязнения окружающей среды.
Производство силикатных автоклавных материалов
является потенциальным потребителем практически
всех твердых, крупнотоннажных промышленных отхо-
дов. Более того, многие промышленные отходы по сво-
им качественным показателям, например химической
активности, превосходят традиционное кремнеземистое
сырье.
Е.Н. Леонтьевым предложено все отходы промыш-
ленности условно разделить на две группы: кислые и
основные. Отходы первой группы рекомендуется ис-
пользовать в качестве кремнеземистого сырья в виду
их невысокой активности; вторые, обладающие отно-
сительно высокой гидравлической активностью, целе-
сообразно использовать как компонент вяжущего или
как самостоятельное вяжущее для изготовления авто-
клавных и неавтоклавных материалов.
Эффективность использования промышленных отхо-
дов обусловлена также высокой долей затрат на сырье
(30 -- 40%) в структуре себестоимости силикатных яче-
истых материалов.
В частности, замена цемента в газобетоне другими
вяжущими позволяет снизить стоимость сырьевых ма-
териалов на 8 — 10% при использовании смешанного
известково-цементного вяжущего; на 25% — для изве-
стково-шлакового и до 80% при использовании слан-
цезольного.
По данным Министерства финансов СССР, реаль-
ный экономический эффект от использования при про-
изводстве строительных материалов различных про-
мышленных отходов составляет ежегодно более 1 млрд,
руб. Одновременно при этом достигается значительная
166
экономия капитальных вложений на развитие матери-
ально-технической базы и обеспечивается ежегодная
экономия около 3 млн.т топлива.
Однако, несмотря на высокую технико-экономиче-
скую эффективность, объем применяемых при изготов-
лении ячеистых бетонов отходов в настоящее вре-
мя значительно ниже возможного. Связано это с
целым рядом организационных и технологических
трудностей.
Основные технологические трудности обусловлены
непостоянством химико-минералогического состава и
отсутствием надежных рекомендаций по оперативной
корректировке состава сырьевых смесей в зависимости
от характеристик поступающего сырья — отходов.
Например, Ступинский завод ячеистых бетонов
при Мособлисполкоме, выпускавший с 1960 г. изделия
из ячеистого бетона на основе зол Ступинской ТЭС,
применял ежегодно более 70 тыс. т золы при производ-
стве 160 тыс. м3 стеновых панелей, мелких блоков и
теплоизоляционного ячеистого бетона. Однако из-за
нестабильности золы по химическому составу, основно-
сти, содержанию несгоревшего топлива и активности,
связанных с использованием теплоагрегатами электро-
станций углей различных месторождений, вынужден
был переориентировать свое производство на примене-
ние природного кремнеземистого сырья.
С учетом изложенного несомненным успехом явля-
ется разработанная под руководством П.И. Боженова
методика расчета состава цементирующей связки авто-
клавных материалов по коэффициенту основности. Ко-
эффициент основности позволяет оценить химическую
активность сырья, рассчитать основность силикатов и с
достаточной степенью точности определить содержание
в сырье или синтезируемом при автоклавной обработке
силикатном камне алюминатов, ферритов и сульфатов
кальция:
Косн
(СаО + 0,93MgO + 0,6R20) - (0,55А1203 + 0,35Fe203 + 0,7 SO3)
На основе значений коэффициента основности П.И.
Боженов предлагает следующую классификацию вто-
ричных продуктов и отходов промышленности: Косн
167
менее 0 — ультракислые; от 0 до 0,8 — кислые
(вяжущими свойствами не обладают, пригодны в каче-
стве заполнителей и кислого компонента сырьевой сме-
си); Косн от 0,8 до 1,2 — нейтральные (вяжущие свой-
ства выражены слабо, пригодны для автоклавной тех-
нологии, возможно использование в качестве заполни-
телей); К от 1,2 до 3 — основные (обладают вяжу-
щими свойствами, пригодны в качестве основного ком-
понента сырьевой смеси в производстве автоклавных
материалов); Косн более 3 — ультраосновные (известь и
ее аналоги).
Применение коэффициента основности в качестве
обобщенной химической характеристики сырья откры-
вает возможности расчета состава сырьевой смеси при
использовании одного или нескольких видов отходов
различного химического состава, а также для предва-
рительной оценки техногенного сырья на предмет при-
годности для изготовления силикатных автоклавных
материалов.
В частности, показана [21] целесообразность сочета-
ния техногенного сырья с Косн<1 и К<)СН>1, позволяю-
щего в условиях автоклавной обработки синтезировать
высокопрочный силикатный камень. Для интенсифи-
кации гидролитической деструкции стеклофазы техно-
генных отходов и ускорения процессов силикатообразо-
вания рекомендуется применение в небольших количе-
ствах (0,75 — 3%) добавок щелочного характера —
активаторов твердения [21].
Применительно к производству силикатных авто-
клавных материалов, в том числе и ячеистых, основ-
ное внимание должно быть сосредоточено на вовлече-
нии в производство крупнотоннажных золошлаковых
отходов тепловых электростанций, объем которых со-
ставляет около 80 млн. т, а также доменных шлаков
и шлаков цветной металлургии, общий объем которых
превышает 90 млн.т.
При этом, основное внимание, как нам представля-
ется, необходимо сосредоточить на применении в каче-
стве основного кремнеземистого сырья зол-уноса ТЭС.
Объясняется это экономической предпочтительностью
использования доменных гранулированных шлаков и
шлаков цветной металлургии в производстве цементов,
а также бесцементных, высокоэффективных шлакоще-
лочных вяжущих и строительных материалов на их
168
основе, разработанных в Советском Союзе под руковод-
ством В.Д. Глуховского.
Применение гранулированных шлаков более пред-
почтительно в качестве лигирующих добавок в извест-
ково-цементных вяжущих для снижения расхода по-
следнего. Это в частности подтверждает положитель-
ный опыт Ворошиловградского производства № 1,
ПО ’’Ворошиловграджелезобетон”, Ижевского и Барна-
ульского заводов ячеистых бетонов, Финского акцио-
нерного общества "Лохья”. Расход добавки шлака, как
правило, не превышает 10%. Однако даже при таком
небольшом количестве используемого шлака ежегодная
экономия цемента на указанных предприятиях со-
ставляет от 2 до 15 тыс.т.
В Советском Союзе в настоящее время с примене-
нием зол ТЭС выпускается всего лишь около 11% всего
объема ячеисто-бетонных изделий. При этом основной
объем производства, около 7%, приходится на сланце-
зольный газобетон, выпускаемый на Нарвском и Ах-
метском КСМ (ЭССР) и Сланцевском комбинате
’’Стройдеталь”.
В то же время применение зол-уноса от сжигания
каменного угля неоправданно низкое — около 4%.
В связи с этим широкого распространения заслу-
живает опыт Свердловского завода ЖБИ им. Ленин-
ского комсомола, где в качестве кремнеземистого
сырья успешно используют золу-уноса Верхне-Тагиль-
ской ГРЭС, а также Кураховского завода железобетон-
ных конструкций треста ’’Донбассэнергостройиндуст-
рия”, Каменск-Уральского ЗСК, Ангарского завода
ЖБИ № 2 и Алмалыкского завода ЖБИ № 5. Соста-
вы используемых на этих заводах сырьевых композит
ций и номенклатура выпускаемых ячеисто-бетонных
изделий подробно освещены в обзоре [21].
Примером успешного применения зол-уноса в каче-
стве кремнеземистого сырья может служить организа-
ция при Рефтинской ГРЭС производства газозолобетон-
ных стеновых блоков на заводе мощностью 100 тыс.м3
в год. При этом предусмотрено выпускать изделия
средней плотностью 600 кг/м3, классом по прочности В
2,5 и морозостойкостью более 35 циклов, что выше
аналогичных показателей газозолобетонных изделий
завода ЖБИ им. Ленинского комсомола.
Опыт целого ряда зарубежных стран и фирм убеди-
тельно показывает, что применение зол-уноса ТЭС в
169
производстве ячеистых бетонов является одним из наи-
более рациональных путей их утилизации.
Особого внимания в этом плане заслуживает опыт
ПНР, в которой около 45% из всего объема выпускае-
мого ячеистого бетона (более 5 млн м3 в год) произво-
дится с использованием золы-уноса. В частности, на
изготовление 1 м3 ячеистого бетона средней плотно-
стью 600 кг/м3 расходуется всего 45 кг цемента и 80
кг негашеной извести, остальное зола-унос ТЭС. При
этом предприятия ПНР выпускают ячеисто-бетонные
изделия плотностью от 300 до 750 кг/м3 с прочностью
на сжатие от 1,5 —2,5 до 6 — 9 МПа.
В строительстве ВНР все большее распространение
начинают приобретать стеновые ячеисто-бетонные бло-
ки, изготовляемые из композиций не основе золы и
извести. На ряде заводов ФРГ на основе зол Гамбург-
ской ТЭС, цемента и извести выпускаются ячеисто-бе-
тонные стеновые блоки средней плотностью 400 — 600
кг/м3, прочностью на сжатие не менее 2,5 МПа и ар-
мированные конструкции из ячеистого бетона сред-
ней плотностью 800 кг/м3, прочностью до 10 МПа. Од-
ним из основных требований, предъявляемым к зо-
лам, — потери при прокаливании не должны превы-
шать 5% [21].
В ЧССР, являющейся крупнейшим производителем
ячеистого бетона на душу населения, предприятия,
выпускающие ячеистобетонные изделия, ориентирова-
ны на использование в качестве кремнеземистого ком-
понента зол-уноса ТЭС. В табл. 23 приведены составы
сырьевых композиций для производства силикатных
ячеистых бетонов (газосиликата) с использованием
зол-уноса ТЭС [1].
Зола-уноса размалывается совместно с 18 -- 23%
(по массе) негашеной извести в трубчатой мельнице до
Таблица 23. Составы сырьевых композиций для изготовления
ячеистых бетонов с использованием зол-уноса
Компоненты Расход материалов (в кг/м3 бетона) для ячеисто- го бетона средней плотностью, кг/м3
380-400 __£°° ___ | 700 | 900
Известь негашеная 70 80 80-110 115-155 160-200
Зола-уноса 320-330 365-415 510-555 660-710
Гипсовый камень — 15-25 21-35 27-45
Алюминиевая пудра 0,56-0,59 0,34-0,5 0,14-0,28 0,05-0,1
Раствор ПАВ 0,8-0,9 0,8-0,9 0,4-0,6 0,3-0,4
170
удельной поверхности 200 — 240 м2^кг по Блейну [1].
По технологии ’’Калсилокс” с использованием в каче-
стве кремнеземистого сырья золы-уноса (72%), негаше-
ной извести (16%), цемента (12%) и добавки NaOH
выпускаются стеновые панели длиной до 6000 мм, ши-
риной 600 мм и толщиной 250 и 300 мм.
Примером эффективного использования промыш-
ленных отходов в производстве ячеистых бетонов яв-
ляется опыт НПО ’’Силикатобетон” г. Кировабада
АзССР. На основе шламовых отходов алунита Кирова-
бадского алюминиевого завода им. 50-летия Октября,
подвергаемых в процессе технологической переработки
термомеханической активизации и обладающих в силу
этого повышенной химической активностью, в НПО
организовано производство ячеисто-бетонных изделий.
Последние характеризуются повышенными прочно-
стными и эксплуатационными показателями по срав-
нению с ячеистым бетоном на кварцевом песке.
Не менее эффективным является использование в
качестве кремнеземистого сырья дисперсных отходов
флотационного обогащения руд черных и цветных ме-
таллов.
Исследованиями ВНИИжелезобетона в Воронежско-
го ИСИ показана возможность использования в произ-
водстве автоклавных ячеистых бетонов в качестве
кремнеземистого компонента ’’хвостов” (отходов) обога-
щения железных руд КМА. Высокодисперсные отходы
обогащения железистых кварцитов в виде водной сус-
пензии (пульпы) имеют дисперсность 120 — 250 м2/кг
и содержат 65 -- 75% кремнезема.
В промышленных условиях изготовлены опытные
партии ячеистого бетона средней плотностью 300 — 800
кг/м3, удовлетворяющих по своим строительно-эксплу-
атационным показателям требованиям нормативных
документов.
Использование таких высокодисперсных кремне-
земсодержащих отходов позволяет не только снизить
затраты на содержание золоотвалов, но и существенно
сократить энергозатраты на подготовку (помол) крем-
неземистого сырья.
Что же касается малотоннажных отходов, таких,
как производство ферросилиция, бой тарного и техни-
ческого стекла, Отходы глиноземного производства и
другие, содержащие химически активный SiO2 то их
наиболее целесообразно использовать в качестве доба-
171
вок в сырьевые композиции, чтб позволяет, как это
уже отмечалось выше, улучшить строительно-эксплуа-
тационные показатели ячеисто-бетонных изделий или
уменьшить удельные энергозатраты за счет снижения
температуры автоклавной обработки.
Нам представляется, что в условиях широкого
внедрения нового механизма хозяйствования, нацелен-
ного на повышение эффективности общественного про-
изводства, имеются реальные возможности для коопе-
рации между производителями промышленных отхо-
дов и вторичных ресурсов и их потребителем. Для это-
го, как нам представляется, необходимо, во-первых,
разработать и ввести в действие государственные стан-
дарты на промышленные отходы и твердые закупоч-
ные цены на них. Во-вторых, повысить цены на зем-
лю, отчуждаемую под золоотвалы или другие промыш-
ленные отходы, а также штрафные санкции за ухуд-
шение экологической обстановки в регионе. Для повы-
шения заинтересованности предприятий в использова-
нии промышленных отходов необходимо разработать и
узаконить на государственном уровне такие мероприя-
тия, которые обеспечивали бы повышенную рентабель-
ность предприятий, использующих в качестве сырья
промышленные отходы, попутные или вторичные про-
дукты других производств.
Таким образом, широкое вовлечение в производство
ячеистых бетонов вторичных продуктов и отходов про-
мышленности позволяет расширить сырьевую базу,
снизить суммарные энергозатраты на единицу продук-
ции, сократить, а в отдельных случаях исключить из
производства цемент, снизить себестоимость продук-
ции и, что особенно важно, способствует эффективному
решению вопросов охраны окружающей среды.
172
4. КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
И КАЧЕСТВА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ АСУ ТП
По определению П.И. Боженова технологию авто-
клавных материалов следует отнести к химической
технологии твердых тел, для которой характерны по-
вышенные требования к качеству исходного сырья и
ведению технологического процесса. В этой связи осо-
бенно велика роль лабораторного контроля. Лаборато-
рия предприятия обязана осуществлять систематиче-
ский контроль качества сырьевых материалов и полу-
фабрикатов, следить за соблюдением норм технологи-
ческого процесса и режимов работы технологического
оборудования и должна обеспечить систематическую
проверку измерительных приборов и аппаратуры, а
также контроль за их эксплуатацией в соответствии с
требованиями инструкций Комитета стандартов, мер и
измерительных приборов при Совете Министров СССР.
Заводская лаборатория совместно с отделом техни-
ческого контроля должна участвовать в анализе ре-
зультатов оценки качества готовой продукции и при-
чин брака. При этом необходимо руководствоваться
ГОСТ 18105.0(1) -- 80 ’’Бетоны. Правила контроля
прочности”, который распространяется и на ячеистые
бетоны. В соответствии с этим стандартом, учитываю-
щим величину разброса прочностных показателей в
отдельных партиях, можно по значениям коэффициен-
та вариации прочности партий (Vn) и между партиями
(V м п) косвенно судить о состоянии технологической
дисциплины, соблюдении норм технологического про-
цесса и работе дозировочного оборудования. Особенно
эффективным в плане совершенствования технологии
ячеистых силикатных материалов является сочетание
указанного стандарта и ’’Рекомендаций по правилам
контроля прочности и плотности ячеистых бетонов ста-
тистическими методами”.
Контроль качества сырьевых материалов и произ-
водственных процессов осуществляется в соответствии
с требованиями СН 277 — 80.
При изменении сырья или параметров производст-
ва лаборатория обязана вносить необходимые кор-
173
рективы в технологию и нормы технологического
процесса.
Для оценки стабильности технологического процес-
са необходимо ежемесячно результаты контроля каче-
ства сырьевых материалов, полуфабрикатов и отдель-
ных технологических переделов подвергать статистиче-
ской обработке в соответствии с методикой СН 277 —
80 и определять соответствие их нормируемым в табл.
24 показателям.
Таблица 24. Нормируемые показатели и допустимые
отклонения от их средних значений
Наименование материалов и технологических процессов Наименование контролируемых параметров и свойств материалов Макси- мальные значения коэффи- циента вариа- ции, % Допусти- мые откло- нения сред- них значе- ний от за- данного, %
Цемент Дисперсность (удель- ная поверхность) 10 5
Активность по проч- ности 5 10
Известь Содержание СаО 5 5
немолотая Сроки гашения 15 15
Температура гашения 10 10
Зола-унос кислая Дисперсность 5 ' 5
Зола-унос высоко- Содержание СаО 5 10
основная Дисперсность 5 5
Алюминиевая пудра Содержание активного алюминия 3 5
Помол песка Плотность шлама 3 3
Дисперсность песка (удельная поверхность) 5 5
Усреднение шлама в бассейнах Однородность шлама пс высоте шламбасссйна 1 1
Приготовление из- вестково-несчаной Содержание активного СаО 3 5
(известково-зольной) гонкомолотой смеси Удельная поверхность 5 5
Приготовление водной суспензии алюминие- вой пудры Содержание алюминия 1 л или в 1 кг 3 5
Приготовление яче- Температура шлама 5 5
истобетоиной смеси Температура воды 2 2
Расход материалов ' 2 ' 0
174
Продолжение табл. 24
Наименование материалов и технологических процессов Наименование контролируемых параметров и свойств материалов Макси- мальные значения коэффи- циента вариа- ции, % Допусти- мые откло- нения сред- них значе- ний от за- данного, %
Формование Температура ячеисто- 5 5
изделий бетонной смеси при
заливке в формы Вязкость ячеистобе- 2 5
Ячеистый тонной смеси при заливке Пластическая прочность 2 5
бетон ячеистого бетона-сырца перед разрезкой масси- вов и срезкой ’’горбуш- ки” Прочность при сжатии 15 10
Средняя плотность 5 3
Силикатные системы гидротермального твердения
являются открытыми. В основе многих процессов их
структурообразования лежат явления, далекие от рав-
новесия, что придает этим системам свойства динамич-
ности как в процессе их получения, так и в условиях
эксплуатации. Это позволяет не только управлять про-
цессами структурообразования силикатного камня, но
предопределяет необходимость разработки эффектив-
ных методов контроля состояния исходных сырьевых
материалов на различных этапах технологической пе-
реработки и состояния силикатного камня при воздей-
ствии эксплуатационных факторов. При этом необхо-
димо различать первичную структуру силикатного
камня, которая определяет потребительские показате-
ли материала, и вторичную структуру, которая харак-
терна для силикатного камня в данный эксплуатаци-
онный период. Последняя наиболее полно отражает
стойкость синтезированной первичной структуры сили-
катного камня к воздействию эксплуатационных фак-
торов и определяет эксплуатационные показатели ма-
териала.
Следует подчеркнуть, что между потребительскими
и эксплуатационными показателями материала не
всегда имеется однозначная зависимость. Например, га-
зозолобетон с удовлетворительными потребительскими
175
показателями иногда показывает низкую стойкость в
условиях эксплуатации, что Г.И. Книгиной объясняет- 1
ся неправильным представлением о том, что высокая I
физико-химическая активность всегда положительный I
фактор. Надо стремиться к такой технологической пе- ]
реработке, при которой полученный материал обладает
минимальным количеством свободной энергии. |
В этой связи определенную практическую значи- |
мость приобретает разработка экспериментальных ме- 1
тодов, позволяющих по какому-то обобщенному пока- |
зателю первичной структуры силикатного камня J
прогнозировать его стойкость в эксплуатационных ус- Л
ловиях. а
В частности, таким методом может явиться кало- 9
риметрия. Сущность метода состоит в измерении теп- 9
ловых эффектов химических реакций на специальных I
приборах-калориметрах, в которых наблюдают вы- I
званное данным процессом изменение температуры дБ I
По величине At специфической химической реакции I
можно судить об устойчивости материала к воздейст-
вию внешних агрессивных факторов. I
Для прогнозирования эксплуатационной стойкости I
силикатных материалов в зависимости от термодина-
мического состояния синтезируемого силикатного кам- И
ня, которое определяется объемом, фазовым и морфо- |
логическим составами цементирующих новообразова- j
ний, совместно с Высшим Техническим училищем |
(ВТУ) г. Брно (ЧССР) разработана методика калори-
метрических исследований, которая получила назва-
ние ’’метод энтальпиометрии” [13].
Для ’’энтальпиометрических” измерений использу-
ется специальная калориметрическая установка конст-
рукций ВТУ или МГУ.
При проведении испытаний пробу измельченного
материала в 0,1 г помещают в сосуд, содержащий 100 '
мл 1%-го раствора соляной кислоты (НС1) и самопис-
цем регистрируют изменение температуры.
С использованием этого метода исследованы образ-
цы ячеистого бетона, изготовленного в заводских и ла-
бораторных условиях с применением различных сырь- Я
евых материалов и технологических схем. Одновремен- Я
но для этих же образцов был выполнен рентгенофазо- *
вый анализ и ДТА (табл. 25).
Учитывая, что в исследуемых материалах содер-
жатся различные по фазовому составу новообразова-
176
Рис. 28 Кривые термометрических исследований индиви-
дуальных фаз и образцов ячеистого # бетона (обозначения
кривых на рис. соответствуют обозначениям в табл. 26)
ния, были получены термометрические кривые прибо-
ра для некоторых ’’эталонных” фаз: тоберморита 1,13
нм, гиллербрандита, С3АН6 и СаСО3 (рис. 28).
При сопоставлении кривых ’’эталонных” проб с
кривыми для исследованных материалов возможно су-
дить не только о стабильности структуры материала к
воздействию углекислого газа воздуха-карбонизацион-
ной стойкости, но и о преобладании в материале тех
или иных новообразований.
На рис. 28 приведены кривые термометрических
исследований для образцов ячеистого бетона, выдер-
жанных 12 мес в помещении с относительной влажно-
стью, — Р/Ро= 50 — 60% и t=20 — 22 °C.
177
По величине тепловых импульсов (табл. 26 и рис.
28) исследуемые материалы можно разделить на 3
группы:
I — с низкой интенсивностью импульсов — на осно-
ве извести (газосиликат), что объясняется высоким со-
держанием Кальцита — высокой степенью закарбони-
зированности новообразований, составляющая 35 —
40%. Тепловой импульс не превышает 500 ккал;
II — со средней интенсивностью импульсов — на ос-
нове смешанных известково-цементных вяжущих и
газобетона на цементном вяжущем с высоким содержа-
нием хорошо закристаллизованных гидросиликатов
типа CSH(I), незначительным содержанием тобермори-
та и oL — C2SH, степень закарбонизованности новообра-
зований которых составляет 20-25%. Величина тепло-
вого импульса 500<Q<1000 ккал;
III — с большой интенсивностью импульсов — Q >
>1000 ккал на основе сложных сырьевых композиций,
специальных способов их подготовки и формирования
(табл. 26). В таких материалах содержатся помимо хо-
рошо закристаллизованных гидросиликатов кальция и-
гидроалюмосиликаты. Степень закарбонизированности
новообразований не превышает 15%.
Таблица 26. Технологические параметры изготовления образцов,
результаты фазового анализа и энтальпиометрических измерений
№ об- раз- цов Технологические параметры Фазовый состав цементи- тирующнх новообразо- ваний Тепловой импульс, ккал
42 Литьевая технология; известь + зола (ЧССР) 1,13 нм тоберморит, тобермо- ритовый гель CSH (I), кальцит (много) 425
4 - Вибрационная техно- логия : изве сгь + пе- сок (ВНИИСТЕОМ) Кварц (мало), 1,13 нмтобер- морит (мало),С8Н (Т),гель, смесь CjSHj—(мало) и каль- цита (много) 570
5 Вибрационная техно- логия: цемент + из- весть + песок (ВНИИСТРОМ) Кварц (много), 1,13 нм тобер- морит, волластонит (много) CSH (I),C2SH2 (ср.),авфил- лит, ксонотлит, кальцит (мало) 770
35 Литьевая технология: цемент + известь + + зола (ЧССР) 1,13 нм тоберморит (много), различной формы гидросили- катов и гидроалюминаты (много), кальцит (нет) 1290
178
Продолжение табл. 26
№ об- раз- цов Технологические параметры Фазовый состав цементи- тирующих новообразо- ваний Тепловой импульс, ккал
10 ’’Сухая схема”: известь + цемент + + песок (МИСИ) Кварц (слабый эффект), CSH (I) (оч. много), C2SH2 и др. формы (оч. много), кальцит (мало) 1290
14 ’^Сухая схема”: цемент + известь + + зола (Kolsiloks - ЧССР) Кварц, 1,1 нм тоберморит (много), C2SH2 (нет), CSH (Т) волластонит, авфиллит (мно- го), кальцит (нет) 1185
29 Сланцезольный газо- бетон (Нарвский комбинат) 935
33 Вильнюсский завод - 830
Таким образом, как следует из представленных
данных, применение метода ’’энтальпиометрии” позво-
ляет получить не только качественную оценку термо-
динамического состояния структуры силикатного кам-
ня, но и с учетом классификации по взаимосвязи ве-
личины теплового импульса с интенсивностью и сте-
пенью закарбонизированности новообразований выра-
ботать рекомендации по защитной отделке поверхно-
сти ячеисто-бетонных изделий и рациональным обла-
стям их применения.
В частности, при возведении животноводческих
комплексов, в которых, как правило, отмечается по-
вышенная концентрация СО2 необходимо предусмот-
реть защитную отделку внутренних поверхностей стен
известковыми штукатурными составами и применять
такие сырьевые композиции, способы их подготовки и
режимы автоклавной обработки, которые обеспечивают
получение силикатного камня повышенной карбони-
зации стойкости — > 1000 ккал.
Изготовленные на заводе силикатные материалы
плотной и ячеистой структуры принимаются партия-
ми, размер которых устанавливается соответствующи-
ми нормативными документами. Партия считается
принятой, если показатели качества контрольной пар-
тии изделий удовлетворяют требованиям соответствую-
щих ГОСТов или технических условий.
179
Хранение и транспортировка изделгий потребителю
должны осуществляться в соответствии с требования-
ми, изложенными в СН 277 — 80.
Техника безопасности в технологии «силикатных ав-
токлавных Материалов предусматриваем необходимость
аэрации помольных установок в местах: загрузки и вы-
грузки известково-песчаной смеси (вягжущего). Рабо-
чие склада извести и помольного отделения должны
быть обеспечены средствами защиты от’ производствен-
ной пыли — респираторами.
При работе с алюминиевой пудрюй необходимо
строго соблюдать правила взрыво- и пожаробезопасно-
сти, так как ее пылевоздушная смесн» взрывоопасна
при нижнем пределе взрываемости — 410 мг/м3; тем-
пература воспламенения пудры — t=47T0 °C. Осевшая
пыль пожароопасна, так как может загораться при ме-
стном действии источников зажигания «незначительной
энергии: искра, пламя спички и даже непотушенный
окурок. Надо также иметь в виду возможность само-
возгорания пудры при ее хранении в кугче в результате
ее взаимодействия с водой, сопровождающееся выделе-
нием водорода и большого количества тепла.
При использовании алюминиевой пугдры необходи-
мо руководствоваться ’’Правилами безопасности при
производстве порошков и пудр из алюминия, магния и
сплавов на их основе”, а также ’’Временными указани-
ями по обеспечению безопасных работ пгри приготовле-
нии алюминиевой суспензии на завода:х ячеистого бе-
тона”.
Необходимо повсеместно заменить автоклавы, вы-
работавшие свой ресурс времени, а также устаревшей
конструкции с креплением крышек болтами, на новые
конструкции автоклавов с байонетным затвором. Для
обеспечения герметизации крышек и корпуса автокла-
ва необходимо применять термостойкую) резину, а для
автоклавов, работающих, при давлении пара до 1,6
МПа, поставляемые ПНР, резиновые прокладки.
Для уменьшения коррозии корпуса автоклавов эф-
фективным является использование протекторной за-
щиты, разработанной в НИПИсиликатобетона. Прин-
цип ее работы состоит в катодной поляризации корпу-
са автоклава и позволяет более чем в 2 раза продлить
срок службы автоклавов.
Эффективным решением обеспечения безопасности
и стабильности работы автоклавов является автомати-
180
зация режима запаривания. Перспективной в этом
плане представляется автоматизированная система,
разработанная Иркутским филиалом "Росоргтехстро-
ма” и внедренная в автоклавном отделении Спас-
ского ЗСМ.
Система включает в себя элементы и технические
средства управления устройствами автоклава, в том
числе приборы автоматического контроля и регистра-
ции основных параметров, устройства сигнализации,
блокировки, защиты и управления.
Предусмотрены сигнально-блокировочная система,
исключающая подачу пара в автоклав при открытых
или неполностью закрытых крышках, и поворот кры-
шек в случае отсутствия механической фиксации и
блокировки обеих крышек при давлении в автоклаве
свыше 0,04 МПа. Система блокирует открытие авто-
клава при опасном давлении, обеспечивает сигнализа-
цию состояния автоклава. Блокировочная задвижка
подачи пара в автоклав связана с элементами системы
запретно-разрешающей блокировки и защиты. Управ-
ление задвижкой дистанционное со щита автоклава.
Контроль и регистрация давления в автоклавах и
на распределительном пункте выполняются показыва-
ющими (по месту) и самопишущими (на щитах конт-
роля и управления) приборами. Контроль и регистра-
ция температуры среды в автоклаве и корпуса авто-
клава по верхней и нижней образующей в шести точ-
ках измерения осуществляются термоэлектическими
датчиками и многоканальными вторичными прибо-
рами, установленными на щитах контроля и уп-
равления.
Система обеспечения программы гидротермальной
обработки силикатных изделий имеет два режима ра-
боты: дистанционный и автоматический, при которых
достигается наиболее оптимальный процесс термообра-
ботки. Цикличноть процесса по периодам: подъем дав-
ления — выдержка при постоянном рабочем давле-
нии — сброс давления задается командным прибором,
стабильность второго периода автоклавной обработки
изделий обеспечивает система регулирования давле-
ния. В дистанционном режиме эти функции принима-
ет на себя оператор-запарщик; запорная и регулирую-
щая арматура на линиях подачи пара из автоклава
имеет автоматическое и дистанционное управление. В
схеме управления заложены запретно-разрешающие
181
блокировки с датчиками реле давления, фиксаторами,
конечными выключателями. Работа системы сопро-
вождается световой сигнализацией положения задви-
жек на мнемосхеме.
Внедрение указанных разработок позволило обеспе-
чить безопасную и надежную эксплуатацию автокла-
вов, повышение качества готовой продукции и сниже-
ние расхода пара. ;
Обеспечение стабильности производства и качества
продукции связано с внедрением автоматизированных "
систем управления технологическими процессами
(АСУ-ТП).
На предприятиях ряда зарубежных стран (ФРГ,
Швеция, ЧССР, ПНР и др.) в производстве плотных и
ячеистых силикатных материалов успешно применяет-
ся автоматизация отдельных технологических процес-
сов. Во Франции, как уже отмечалось ранее, фирмой
’’Сипорекс де Вернон” организовано полностью автома-
тизированное производство ячеистых бетонов.
В нашей стране на ряде заводов силикатного кир- <
пича успешно функционируют АСУ -- ТП помольного
и смесеприготовительного отделений.
В настоящее время ВНПО Союзавтоматстром осу- ;
ществляет разработку и внедрение на Автовском ДСК-
3 Главленинградстроя АСУ - ТП применительно к ре-
зательной технологии изготовления ячеистых бетонов.
Техническую реализацию АСУ -- ТП предусмотрено ;
осуществить на двух уровнях: на верхнем с использо-
ванием вычислительного комплекса СМ-1420 и на базе
микропроцессорных регулирующих комплексов КМР-
400, для систем нижнего уровня.
Надежное функционирование АСУ -- ТП связано с
наличием приборов и приспособлений, обеспечиваю-
щих автоматическое поддерживание заданных условий
и режима работы технологического оборудования.
Применительно к технологии силикатных материа-
лов основные трудности связаны с разработкой титра-
торов для непрерывного отбора и определения актив-
ности извести и известково-песчаной смеси.
Автоматизация работы технологического оборудова-
ния и поточно-транспортных систем с использованием
средств промышленной автоматики и регулирующих
приборов позволит обеспечить соблюдение норм техно-
логических процессов, надежность всего технологиче-
ского цикла и достижение требуемого качества продук-
ции при минимальных материальных, энергетических
й трудовых затратах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Домбровский А.В., Шурань Р., Вавржин Ф. Производство яче-
истых бетонов // Обзорная информация.- М.: ВНИИЭСМ, сер.8.-
Вып.2.- 1983.- 76 с.
2. Маквричев В.В., Рогатин Ю.А., Эвинг П.В. Экономическая эф-
фективность применения автоклавного ячеистого бетона // Бетон и
железобетон.- М., 1987, № 7.- С. 3-4.
3. Боженов П.И. Технология автоклавных материалов.- Л.:
Стройиздат, 1978.- 366 с.
4. Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича.-- М.: Стройиз-
дат, 1982.- 384 с.
5. Автоклавный ячеистый бетон (пер. с англ.).— М.: Стройиздат,
1981.- 86 с.
6. Меркни А.П., Зейфман М.И. Новые технологические решения
в производстве ячеистых бетонов // Обзорная информация.- М.:
ВНИИЭСМ, сер.8.- Вып.2,- 1982,- 38 с.
7. Домбровский А.В. Опыт производства изделий из ячеистых бе-
тонов по резательной технологии // Обзорная информация.- М.:
ВНИИЭСМ, сер.8,- Вып.2.- 1985.- 46 с.
8. Мвкаричев В.В., Краснова Г.В., Кривицкий М.Я. Современное
производство ячеистых бетонов и их применение в строительст-
ве // Обзорная информация.-- М.: ВНИИЭСМ, сер.8. - Вып.З.-
1981,- 38 с.
9. Воробьев Х.С., Гудяев В.И., Гиндин М.Н. и др. Выбор оборудо-
вания н способа производства стеновых блоков из ячеистого бетона //
Строительные материалы.- М., 1988, № 7.- С. 12 - 15.
10. Хвостенков С.И. Современное производство силикатного кир-
пича // Обзорная информация.- М.: ВНИИЭСМ, сер.8.- Вып.1.--
1983.- 51 с.
11. Меркни А.П., Зейфман М.И. Оптимальная гранулометрия пе-
ска конструкционных ячеистых бетонов // Бетон и железобетон.-
М., 1981, № 12.- С. 20 - 21.
12. Чистяков Б.З., Мысатов И.А., Бочков В.И. Производство газо-
бетонных изделий по резательной технологии.- Л.: Стройиздат,
1977.- 238 с.
13. Исследовние строительных материалов калориметрическим
методом / А.П. Меркни, А.Г. Домокеев, М.И. Зейфман, В.П. Князе-
ва, Ю. Брандштетр. - Методические указания.- М.: МИСИ, 1985.-
26 с.
14. Эскуссон К.К., Острат Л.И., Кильксон А.Э. и др. О возможно-
сти управления основными физико-техническими свойствами яче-
истых' бетонов // Экспресс-информация,- М.: ВНИИЭСМ, сер.8.-
Вып.6,- 1983.- С. 3 - 5.
15. Рекомендации по применению методов математического пла-
нирования экспериментав технологии бетона.- М.: НИИЖБ Госстроя
СССР, 1982.- 103 с.
16. Домбровский А.В., Сажнев Н.П., Костылев В.Б. и др. Удар-
ная площадка для формования массивов из высоковязких ячеисто-бе-
тонных смесей // Экспресс-информация.- М.: ВНИИЭСМ, сер.8.-
Вып.11.- 1983.- С. 7 - 11.
183
17. яИиачкин И.В., Назарова Т.Н., Васильев В.В. Новый способ
получения ячеистого бетона // Экспресс-информация,— М.: ВНИИ-
ЭСМ, сер.8.- Вып.6.- С. 36 -- 37.
18. Кангерт М.Э., Клаусон В.Р. Защита арматуры от коррозии в
автоклавном бетоне // Обзор.- М..‘ ВНИИЭСМ, 1978.- 43 с.
19. Сергейкина Е.М., Гоитарь Ю.В., Чалова А.И. Современные
способы заводской отделки зданий из ячеистого бетона // Обзорная
информация,- М.: ВНИИЭСМ, сер.8,- Вып.1.- 1981. -- 52 с.
20. Сычев М.М. Методы интенсификации гидротермальных про-
цессов в производстве строительных материалов // Строительные ма-
териалы, 1981, № 8.
21. Драйчик Ю.И., Леонтьев Е.Н., Хвостеиков С.И. Использова-
ние отходов в производстве автоклавных материалов и местных вя-
жущих // Обзорная информация.- М.: ВНИИЭСМ, сер.8,- Вып.2.—
1986.- 45 с.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение .......................... ........................... 3
1. Производство силикатных материалов в СССР и за рубежом.
Технико-зкоиомическая эффективность. Перспективы развития
производства и применения...................................... 5
1.1. Краткая историческая справка.......................... 5
1.2. Производство ячеистых бетонов в СССР и за рубежом. ... 8
1.3. Технико-экономическая эффективность и перспективы
развития производства силикатных материалов............... 15
2. Технология, физико-технические свойства и применение силикат-
ного кирпича и ячеистых бетонов............................... 21
2.1. Физико-химические основы гидротермального омоноличи-
вания силикатных композиций, структура силикатного камня
и критерии ее оценки...................................... 22
2.2. Сырьевые материалы и предъявляемые к ним требования . 30
2.3. Основы технологии силикатного кирпича................ 39
2.3.1. Проектирование состава силикатной смеси......... 42
2.3.2. Приготовление силикатной смеси и формование
сырца.................................................. 44
2.3.3. Автоклавная обработка........................... 55
2.3.4. Лицевые силикатные материалы.................... 60
2-4. Технология силикатных ячеистых материалов............ 63
2.4.1. Подготовка сырьевых материалов.................. 64
2.4.2. Определение состава ячеистосиликатиой смеси.. 69
2.4.3. Приготовление формовочной смеси................. 71
2.4.4. Формование изделий.............................. 73
2.4.5. Защита арматуры от коррозии..................... 79
2.4.6. Гидротермальная обработка....................... 82
2.4.7. Отделка поверхности ячеистобетонных изделий .... 87
2.4.8. Хранение и транспортировка...................... 95
2.5. Производство ячеистобетонных изделий по резательной
технологии................................................ 96
2.6. Свойства и применение силикатных ячеистых материалов
в современном строительстве............................ ПО
3. Основные направления повышения качества, снижения мате-
риальных и топливно-энергетических затрат в производстве сили-
катных ячеистых бетонов...................................... 135
3.1. Технологические приемы улучшения строительно-эксплуа-
тационных показателей силикатных ячеистых материалов .... 136
3.2. Снижение материальных и топливно-энергетических затрат
в производстве силикатных ячеистых бетонов............... 161
3.3. Использование вторичных продуктов и отходов промыш-
ленности в производстве силикатных ячеистых бетонов.... 166
4. Контроль технологического процесса и качества готовой про-
дукции. Техника безопасности. Перспективы применения АСУТП . 173
Список литера7уры............................................ 183