Влияние способа изготовления газобетона на его физико-механические свойства и структуру

Управление структурой и свойствами сухой смеси, применяемой для изготовления энергоэффективных строительных композитов ячеистой структуры, позволяет определять оптимальные технологические режимы и получать высокотехнологичные газобетоны, которые могут быть использованы в производстве стеновых и теплоизоляционных изделий и конструкций, как в сборном, так и в монолитном исполнении.

В связи с этим актуальной проблемой является определение взаимосвязи способов изготовления газобетона с его свойствами и воздействие на структуру материала.

Рассматриваются следующие варианты изготовления газобетона:

1. Стандартный — в основе которого кварцевый песок. Получение сырьевой смеси основывается на перемешивании всех компонентов (портландцемент, кварцевый песок, негашеная известь, алюминиевая суспензия и вода).
2. Стандартный — в основе которого гидроудаление ТЭС. Получение сырьевой смеси схоже с первым способом, но кварцевый песок заменен золой гидроудаления ТЭС.
3. На основе предварительно приготовленной сухой готовой смеси (СГС). При этом совместный помол всех сухих компонентов (портландцемент, зола гидроудаления ТЭС, негашеная известь и алюминиевая пудра) производится в шаровой мельнице. Затем СГС перемешивали с водой затворения.
4. В основе данного способа лежит предварительно приготовленная сухой смеси заполнителя и добавок (ССЗД). Совместный помол сухих компонентов (зола гидроудаления ТЭС, негашеная известь и алюминиевая пудра) производился в шаровой мельнице, за исключением портландцемента. Далее ССЗД перемешивали с портландцементом и водой затворения.

Приготовление и испытания газобетонных образцов первым и вторым способом: в лабораторной шаровой мельнице МБЛ для начала производился помол золы и песка до удельной поверхности 300 м²/кг. Отдозированные сухие компоненты: портландцемент и кварцевый песок (зола гидроудаления ТЭС) — всыпали при постоянном перемешивании в отмеренное количество подогретой до 50 ºС воды. Далее в цилиндрическом сосуде вместимостью 5 л была перемешана сырьевая смесь, с использованием лабораторной мешалки при 180–200 об/мин. Продолжительность — 2 мин. Затем добавлялось рассчитанное количество алюминиевой суспензии, и перемешивалось в течение 30 дополнительных секунд. По приготовленной смеси определяли расплыв по Суттарду, а данную смесь заливали в формы-тройчатки, предварительно подогретые в сушильном шкафу при 40–50 ºС, с размерами: 10x10x10 см. Температура смеси, контролировавшаяся после окончания заливки была равна 45–48 ºС. Спустя 30 мин заканчивалось вспучивание. По истечении 3-х ч после заливки смеси, была срезана «горбушка». В конце образцы покрывали полиэтиленом и выдерживали до начала испытаний при температуре 20±2 °С [2].

Приготовление газобетонных образцов третьим способом. Все сухие компоненты смеси: портландцемент, зола гидроудаления ТЭС и алюминиевая пудра — дозировались в соответствии с программой исследования и загружались в лабораторную шаровую мельницу. Помол сырья осуществлялся до удельной поверхности 300 м²/кг. Затем СГС перемешивали с водой затворения. Дальнейшие операции аналогичны первому и второму способам.

Приготовление газобетонных образцов четвертым способом: для изготовления ССЗД и опытных образцов газобетона из нее было применено стандартное лабораторное оборудование. Все компоненты смеси, за исключением цемента, дозировались в соответствии с программой исследования и загружались в лабораторную шаровую мельницу МБЛ. В течении 30 минут осуществлялся помол сырья, не включая цемент. При помоле зола достигала оптимальной дисперсности. За счет чего возрастает число активных центров на поверхности зольных частиц, что в свою очередь позволяет частично вовлечь малоактивную отвальную золу в процесс твердения бетона. Также, при помоле происходит равномерное распределение компонентов по объему смеси.

Цемент был всыпан в подогретую воду затворения (до 50 ºС) и перемешан с помощью пропеллерной мешалки при 150–180 об/мин в течение 1 мин. Далее в воду всыпалась сухая смесь и перемешивание длилось ещё 2 мин. Полученная газобетонная смесь заливалась в формы-тройчатки 10x10x10 см, предварительно разогретые до температуры 50–55 ºС. Последующие шаги схожи с первым и вторым способами.

Выпиливание образцов и определение физико-механических свойств неавтоклавного газобетона осуществлялось согласно ГОСТ 25485 «Бетоны ячеистые. Технические условия», ГОСТ 10180–90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам», ГОСТ 12730.1 «Бетоны. Методы определения плотности», ГОСТ 12730.2 «Бетоны. Метод определения влажности», ГОСТ 12730.3 «Бетоны. Метод определения водопоглощения», ГОСТ 7076 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме». Усадку при высыхании определяли согласно ГОСТ 25485 (приложение 2), [3–8].

Результаты экспериментов — физико-механические свойства неавтоклавного газобетона в зависимости от способа его изготовления представлены в табл. 1.

Таблица 1

Произведя сравнение полученных данных, можно сделать вывод о том, что максимальную прочность имеют образцы, выполненных на основе предварительно приготовленной СГС (вариант 3) и на основе предварительно приготовленной ССЗД (вариант 4). В случае с третим вариантом приготовления смеси можно сказать, что высокая прочность достигнута, за счет механической активации портландцемента и золы при помоле в шаровой мельнице. Минимальный предел прочности на сжатие имеют образцы, полученные стандартным способом, в основе которых кварцевый песок (вариант 1). Средняя плотность газобетона, полученного стандартными способами выше, чем на основе сухих смесей. Это объясняется повышением коэффициента использования алюминиевой пудры за счет увеличения ее дисперсности и обеспарафинизацией при механической обработке [1].

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что наиболее рациональным является вариант 4 (на основе предварительно приготовленной ССЗД). Газобетон имеет минимальную среднюю плотность и достаточную прочность. За счет исключения помола такого дисперсного компонента, как портландцемент, увеличивается производительность мельницы, уменьшаются энергозатраты на помол и себестоимость газобетона.

Литература:

1. Белов В. В., Курятников Ю. Ю. Сухие смеси для изготовления газобетона неавтоклавного твердения. 2010. С. 211–215.
2. Черкасов В. Д. Разработка составов сухих смесей для производства неавтоклавных ячеистых бетонов // Вестник отделения строительных наук. 2006. С. 131–135.
3. ГОСТ 25485.2014. Бетоны ячеистые. Технические условия. 2014. 37 с.
4. ГОСТ 10180.2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. 2012. 54 с.
5. ГОСТ 12730.1–13. Бетоны. Методы определения плотности. 2013. 48 с.
6. ГОСТ 12730.2–13.Бетоны. Метод определения влажности». 2013. 43 с.
7. ГОСТ 12730.13. Бетоны. Метод определения водопоглощения. 2013. 52 с.
8. ГОСТ 7076–10. Материалы и изделия строительные. 2010. 77 с.