Успешные лабораторные исследования по получению газобетона на основе пергидроля, проведенные НИИЖелезобетоном совместно с НИИХимпромом, позволили перейти к проведению заводских опытов по получению газобетона на пергидроле, а затем и к освоению его производства.
Широкие работы по получению газобетона на основе пергидроля в производственных условиях проводились в разное время на предприятиях с различными технологическими схемами.
На заводе железобетонных изделий № 1 в Москве (1955 г.) и на заводе строительных материалов в Рите (1956—1957 гг.) конструктивный автоклавный газобетон получали в условиях стендовой технологии.
На заводе пеносиликатных стеновых блоков в Вязовке Московской области в 1956 г. применялась конвейерная технология.
Помимо этого, в 1955—1956 гг. было организовано производство безавтоклавного теплоизоляционного газобетона на основе пергидроля.
Технология производства теплоизоляционного безавтоклавного газобетона на основе пергидроля успешно освоена в 1957 г. на бетонном заводе Днепростроя в Новой Каховке, на заводе железобетонных плит-оболочек Куйбышевгидростроя в Жигулевске и на бетонном заводе в Петропавловске Казахской ССР.
1. ОПЫТ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНОГО АВТОКЛАВНОГО ГАЗОБЕТОНА
а) В условиях стендовой технологии на заводе железобетонных изделий № 1 в Москве
Завод железобетонных изделий № 1 в Москве является одним из первых предприятий с конвейерной технологией. В числе многих видов изделий завод выпускал стеновые ребристые панели.
Утеплителем дли этих панелей служил теплоизоляционный газобетон и виде термовкладышей, которые изготовлялись, на месте из смеси цемента с молотым песком с использованием в качестве газообразователя алюминиевой пудры.
Газобетон на основе пергидроля получали по схеме, созданной на заводе для производства газобетонных термовкладышей на алюминиевой пудре. В общих чертах она выглядела так. Раствор готовили в бетоносмесительном узле завода. Отвешенные в заданных количествах цемент и молотый лесок поступали из автоматических дозировочных весов в растворомешалку, в которой смесь при перемешивании увлажнялась водой в количестве, составлявшем примерно 10% от веса сухой смеси цемента и молотого песка.
Увлажненная и перемешанная в растворомешалке смесь по ленточному транспортеру передавалась в растворомешалку пропеллерного типа. В этой мешалке смесь тщательно перемешивалась с дополнительным количеством воды, содержание ее в растворе доводили до 8,5% от расчетного количества. Воду вводили в раствор подогретой до 60°, благодаря чему температура раствора достигала 35—40°.
Приготовленный раствор самотеком через пробковый кран сливали из пропеллерной мешалки в раздаточный бачок, также имеющий перемешивающее устройство. Этот бачок был установлен на кран-балке, благодаря чему он перемещался по цеху и мог заливать формы установленные вдоль) помещения.
В раздаточный бачок с раствором заливали заданное количество пергидроля, разбавленного в специальном дозаторе оставшимися 15% воды, зарезервированной для этой цели. После дополнительного перемешивания раствора с пергидролем в течение 40—50 сек. эту смесь сливали из раздаточного бачка через пробковый кран в формы. На эту операцию дополнительно затрачивалось около 1 мин.
Залитый в формы на 3/4 ее высоты газобетонный раствор тотчас же начинал вспучиваться и вырастал на всю высоту бортов формы, образуя даже излишек в виде «горбушки». Вспучивание обычно через 10—15 мин. после заливки прекращалось.
Через 30—40 мин. после заливки газобетонного раствора в формы горбушку срезали и поверхность затирали.
После затирки поверхности и выдерживания разлитого в формы газобетонного раствора в течение 4—5 час. формы загружали в автоклав п подвергали запариванию при давлении 8 ати по обычно принятому на заводе режиму: подъем давления в течение 3 час., выдержка в автоклаве при давлении 8 ати в течение 10 час. и спуск давления в течение 2 час.
Получение конструктивного газобетона на основе пергидроля в производственных условиях сопровождалось проверкой основных свойств газобетонов различных составов.
Для изготовления газобетона использовали обычно применяющийся на заводе портландцемент марки 500 Белгородского цементного завода и молотый песок Тучковского месторождения. Песок мололи до остатка на сите № 021 (900 отв/см2) от 1 до 3% и на сите № 0085 (4 900 отв/см2) от 8 до 17%.
В процессе проведения опытов выпускали газобетон из смесей с добавкой молотого песка в соотношении от 1 :0,5 до 1 :2 (цемент : песок) с В/В от 0,6 до 0,4 и с добавкой пергидроля в пределах от 1 до 2% от веса сухих, материалов.
Первые серии опытов были проведены с целью опробования различных составов, а также освоения техники приготовления замесов и заливки форм при использовании пергидроля. Получаемые газобетоны отличались нестабильностью свойств и имели при объемном весе в пределах 900—1,200 кг/м3 невысокие показатели предела прочности при сжатии порядка 50—90 кГ/см2.
При дальнейшем освоении процесса были достигнуты лучшие результаты.
В процессе проведения производственных опытов было изготовлено 52 замеса газобетонных растворов и изготовлены плиты, блоки и бруски в общей сложности 35 м3 изделий.
Результаты испытание некоторых партий газобетонов, полученных при последней серии опытов в условиях стабилизированной технологии, приведены в табл. 20
Приведенные результаты показывают, что подавляющее число партий газобетона имели прочность в пределах 100— 120 кГ/см2 при объемном весе порядка 1 100—1 200 кг/м3.
Возможность получения газобетона с устойчивыми показателями основных свойств дает основание считать применяемую технологию надежной.
Испытание полученных образцов газобетона сγ=1100÷1200 кг/м3 на морозостойкость и теплопроводность, проведенное в б. ЦНИПСе, показало, что потеря в весе после 15 циклов замораживания ,и оттаивания составляет 5 и 4,4%, а коэффициент теплопроводности λ = 0,21 ккал/м2 град. час, т. е. полученные изделия по соответствующим свойствам подобны ячеистым бетонам других видов.
Испытания газобетона на основе пергидроля, изготовленного в условиях завода № 1, позволили сделать ряд обобщений и выяснить, как влияют технологические параметры на свойства газобетона. Установлено, в частности, следующее:
1. Введение в раствор газообразователя — пергидроля — в количестве 1—2% от веса цемента достаточно для получения конструктивного газобетона. Добавка пергидроля в количестве более 2% приводит к образованию крупных пор и понижению прочности газобетона без изменения вязкости раствора. При меньшем количестве (пергидроля выделяется меньше газа и получается газобетон с повышенным объемным весом и большей прочностью.
2. Наиболее приемлемой в производственном отношении является величина В/В в пределах 0,4—0,5. При меньшем значении В/В повышается 6язкость смеси, уменьшается величина пор и чрезмерно увеличивается объемный вес.
3. Скорость разложения пергидроля зависит в значительной степени от температуры раствора. Тем самым создается возможным регулировать интенсивность газообразования и степень вспучивания раствора.
Газообразование в растворе с температурой +10°, приготовленном на воде, взятой непосредственно из водопроводной сети, начиналось через 40 мин. после введения пергидроля в раствор, а при температуре раствора 30—40°, затворенном на воде, подогретой до 65°, газовыделение начиналось через 20—30 сек.
4. Наблюдения в производственных условиях показали, что 1—2 мин. вполне достаточно для качественного перемешивания и разлива смеси объемом до 1 м3 по формам. Это время может быть даже значительно сокращено при создании специального оборудования (передвижные мешалки с большим числом оборотов лопастей, большим сечением выгрузочных отверстий).
5. При длительном перемешивании раствора с пергидролем вследствие значительной потери газа получается газобетон с завышенным объемным весом; при слабом или непродолжительном перемешивании не обеспечивается равномерное распределение пергидроля в растворе.
Для достижения хорошего (равномерного) распределения пергидроля в растворе достаточно перемешивать смесь объемом до 1 м3 в мешалке пропеллерного типа в течение 20—40 сек.
6. Опытами установлена целесообразность следующего порядка введения пергидроля в раствор: в раствор, приготовленный с частью воды, равной 85—90% от расчетного его количества, вводится пергидроль в смеси с зарезервированными 10— 15% воды.
7. Количество молотого песка в составе автоклавного газобетона, в особенности при танком его измельчении (остаток на сите № 0085—5%), может быть не менее удвоенного весового количества цемента.
Повышение количества молотого песка в смеси в 2 раза (1:2 вместо 1:1) приводит к увеличению прочности автоклавного газобетона сопоставимого объемного веса.
8. Пергидроль ускоряет схватывание цементного теста и приводит к быстрому загустению газобетонного раствора. Благодаря этому обстоятельству газобетонный раствор в формах через 10—15 мин. после заливки может перемещаться без нарушения его структуры.
Газобетонный раствор через 15—20 мин. после заливки в формы имеет стабилизированную структуру, позволяющую срезать горбушку и затирать поверхность.
б) В условиях стендовой технологии на заводе строительных материалов в Риге
На заводе строительных материалов в Риге (б. «Ригипс») есть цех по производству автоклавного газобетона, в котором установлено оборудование шведской фирмы «Сипорекс».
Завод изготовляет автоклавный газобетон с использованием портландцемента, молотого кварцевого песка в смеси с местным мелким немолотым песком и алюминиевой пудры. В некоторых случаях периодически в раствор вводится добавка извести.
Выпускаемые заводом изделия из газобетона (плиты армированные, плиты наката неармированные, стеновые бруски и камни и др.) имеют объемный вес 700—900 кг/м3 и предел прочности при сжатии 30—50 кГ/см2. На этом заводе было решено организовать выпуск опытной партии газобетона на основе пергидроля, при этом намечалось решить следующие частные задачи:
а) проверить в производственных условиях ранее разработанные технологические параметры изготовления такого газобетона;
б) установить возможность производства газобетона на основе пергидроля на заводе, где налажена технология его изготовления на основе алюминиевой пудры;
в) сравнить качество газобетона, полученного на обоих газообразователях, в условиях одного предприятия.
Работы по выпуску опытной партии газобетона на основе пергидроля были проведены коллективами завода, НИИЖелезобетона и НИИХимпрома по программе, утвержденной Министерством промстройматериалов Латвийской ССР.
Опытная партия газобетона была выпущена без изменения существующей на заводе технологической схемы (рис. 29), заключающейся в следующем.
Поступающий на завод местный песок размалывается мокрым способом на шаровой мельнице 1 до остатка на сите № 0085 не более 10%.
Получаемый шлам (смесь измельченного леска и воды) собирается в шламбассейне 2, оборудованном перемешивающим устройством, чтобы частицы песка не осаждались на дне бассейн а.
Шлам в требуемом количестве мембранным насосом 3 перекачивается в дозировочную ванну 4 до определенной высоты ванны. Количество шлама, требуемое на один замес, устанавливается в зависимости от концентрации песка в шламе, что определяется по объемному весу шлама при помощи следующей формулы:
где γп — количество песка в 1 л шлама в кг;
dn—удельный вес песка (обычно равен 2,65);
γшл— вес 1 л шлама в кг.
Шлам, предварительно подогретый острым паром до 40°, сливается из дозировочной ванны в растворомешалку 5, куда дополнительно доливается теплая вода для получения заданной величины В/В.
В мешалку при работе перемешивающего механизма ссыпаются отвешенные в дозировочных ковшах цемент 6 и немолотый песок 7. После перемешивания всех компонентов смеси в течение 2—3 мин., достаточных для получения однородной массы, в мешалку вводится пергидроль, разбавленный предварительно удвоенным количеством воды.
Пергидроль перемешивают с подготовленным раствором в течение 1—2 мин. Осуществляется это в процессе перемещения мешалки, укрепленной на кран-балке, к посту заливки форм, а также в процессе заливки.
Формы 8 с газобетонным раствором после предварительного выдерживания устанавливаются краном на вагонетки и закатываются в автоклав 9, где газобетон запаривают при давлении 8 ати по режиму:
После запаривания в автоклаве газобетонные изделия извлекают из форм и отправляют на склад 10, а формы, доставленные краном в цех, вновь собирают на стендах и подготавливают (чистят, смазывают перегородки, уплотняют щели, закладывают арматуру и пр.) к следующей заливке.
Продолжительность отдельных этапов технологического процесса ограничивалась полным циклом оборота формы в 48 час.
Рижский завод строительных материалов использовал портландцементы двух цементных заводов: Рижского марки 400 и Броценского марки 500. Поэтому предварительно была проверена возможность изготовления газобетона на основе пергидроля как на одном, так и на другом цементах.
Применяемый портландцемент местного цементного завода содержит до 15% гидравлических добавок.
По минералогической характеристике этот цемент белитовый, а Броценский - алитовый с повышенным содержанием C3S (табл. 21).
Нормальная густота и сроки схватывания проб этих цементов практически одинаковы (табл. 22).
Для изготовления газобетона Рижский завод строительных материалов применяет местный мелкий песок, гранулометрический состав которого характеризуется следующими показателями.
Глинистых и илистых частиц в этом песке около 0,1%, содержание органических примесей незначительное. Удельный вес песка 2,65.
Как видно из показателей, приведенных в табл. 23, газобетон, изготовленный на алитовом цементе Броценского завода, вследствие более интенсивного разложения пергидроля имел при одинаковом количестве газообразователя меньший - объемный вес нежели газобетон на белитовом цементе Рижского завода.
Экспериментальные работы, проведенные на Рижском заводе строительных материалов, позволили выявить следующие технологические зависимости.
При сопоставимых объемных весах газобетон на высокомарочном цементе Броценского завода имеет более высокую прочность, чем на цементе марки 400 Рижского цементного завода.
Рациональное соотношение между цементом и молотым песком, установленное по показателям прочности газобетонов одинакового объемного веса, составляет 1:2, как это видно из данных, приведенных в табл. 24.
В связи с тем что Рижский завод строительных материалов при производстве газобетона на алюминиевой пудре применяет смесь молотого и местного немолотого леска, при выпуске опытной партии газобетона на пергидроле установлено их оптимальное соотношение, равное 25% от общего веса песка.
Проверка показала целесообразность добавки немолотого песка, позволяющей без снижения качества газобетона снизить расход молотого леска.
Влияние добанки помолотого песка на качество газобетона на основе пергидроля видно из данных, приведенных в табл. 25.
Таким образом, добавка немолотого песка взамен молотого в пределах 25% от их общего количества, улучшая структуру газобетона, способствует повышению его прочности.
Существенное технологическое значение имеют температура раствора и продолжительность перемешивания, влияющие на степень вспучивания и, стало быть, на объемный вес газобетона на пергидроле. Опытные работы на Рижском заводе позволили установить следующее: повышение температуры раствора с 14 до 32° (в первом случае использовалась неподогретая водопроводная вода, а во втором случае вода за творения подогревалась до 45°) привело к большому вспучиванию раствора вследствие более интенсивного разложения пергидроля и выделения кислорода. Одновременно уменьшились объемный вес и прочности (табл. 26).
Более продолжительное перемешивание раствора после введения пергидроля сопровождается, как это видно из приведенных в табл. 27 результатов, увеличением объемного веса газобетона вследствие излишней потери газа, выделяющегося из раствора при разложении пергидроля.
Значительное влияние на прочность газобетона оказывает величина водовяжущего отношения (В/В), что видно, из следующих данных (табл. 28).
Некоторые партии опытных плит из газобетона на пергидроле изготовлены из растворов состава несколько отличающегося от ранее принятого и откорректированного применительно к производственным условиям (главным образом, повышенным количеством пергидроля).
Полученный при этом газобетон имел следующие показатели качества (табл. 29).
Образцы газобетона, отобранного из отдельных изделий, характеризуются следующими показателями (табл. 30).
С увеличением значения В/В уменьшаются объемный вес и предел прочности при сжатии газобетона.
Изготовленные в производственных условиях в кассетных формах размером 2,6 х 1,5 х 0,5 м газобетонные плиты имели следующие размеры: 1,9 х 0,12 х 0,5 м — армированные; 0,7 х 0,12 х 0,5 м — неармированные.
Плиты формовались на ребро заливкой раствора на высоту формы в 0,5 м.
Полученный в производственных условиях газобетон после испытаний образцов 10 х 10 х 10 см, залитых в лабораторные формы, а также, выпиленных непосредственно из полученных изделий характеризовался показателями, приведенными в табл. 31.
Таким образом, опыт изготовления лартии газобетона на основе пергидроля и результаты испытаний полученного
газобетона свидетельствуют о возможности производства газобетона в условиях Рижского завода, не меняя существенно технологическую схему. Необходимо при переводе завода на использование пергидроля оснастить цех дозирующим устройством и устроить склад для пергидроля с насосом и трубами для передачи пергидроля из склада в цеховый расходный бак.
Схема подачи и дозирования пергидроля на Рижском заводе строительных материалов представлена на рис. 30.
з) В условиях конвейерной технологии на заводе пеносиликатных блоков в пос. Вязовке
Изделия из ячеистого бетона обычно изготовляют по стендовой, а не по конвейерной технологии, так как в последнем случае формы с ячеистой массой должны перемещаться после заливки без предварительной выдержки. При этом не исключена возможность того, что при перемещении форм со свежезалитым раствором может нарушиться его структура из-за сотрясений и толчков. Чтобы выяснить, справедливы ли эти опасения, нужно было провести испытания на единственном заводе, где принята такая технология, — на б.
Вязовском заводе пеносиликатных изделий.
Изготовление изделий осуществлялось по схеме, разработанной КБ Главжелезобетона б. МПСМ СССР (рис. 31). По этой схеме пергидроль из запасного бака сливают в дозатор, а оттуда в смеситель, где смешивают с холодной водой для уменьшения концентрации раствора перекиси, водорода.
После усреднения раствор перекиси водорода сливают в так называемый сборный бункер, в который предварительно из пенобетономешалки поступает приготовленный цементно-песчаный раствор. В этом сборном бункере предполагалось смешивать цементно-песчаный раствор с газообразователем.
Для лучшего перемешивания было предусмотрено увеличить число оборотов спиральных лопастей перемешивающего устройства сборного бункера и заменить электродвигатель и редуктор с тем, чтобы вместо обычного числа оборотов — 19—получить 50. Приготовленный раствор после перемешивания в сборном бункере должен был сливаться в формы.
В процессе освоения производства эта схема была упрощена том, что устройства для подачи и дозирования были смонтированы на одной, а не на трех пенобетономешалках.
Смешивали приготовленный цементный раствор с раствором перекиси водорода в нижнем смесительном барабане пенобетономешалки, лопасти которого имеют большое число оборотов 120 об/мин. В связи с этим отпала необходимость приспосабливать для этой операции сборный бункер и заменять электродвигатель и редуктор другими с большим числом оборотов.
С завершением монтажа установки пергидроль в бутылях подавался подъемником на третий этаж смесительного отделения, где вакуумным насосом (рис, 32, слева) перекачивался в алюминиевый дозатор (рис. 32, оправа) емкостью 70 л. Из дозатора порция пергидроля сливалась в смесительный бачок из нержавеющей стали (рис. 33), снабженный мерной трубкой со шкалой. В этом бачке пергидроль разбавляли водой до 10—15%-ной концентрации и перемешивали сжатым воздухом. Приготовленный раствор пергидроля через керамический кран по трубопроводу из нержавеющей стали с перфорированной трубкой на конце самотеком сливался и нижний пеносмесительный барабан, где перемешивался с цементным раствором. Получающаяся газобетонная смесь выливалась через сборный бункер в формы, подаваемые конвейером к месту заливки.
Установка для подачи и дозирования пергидроля позволяла осуществлять эти операции во время, требуемое для подготовки цементно-песчаного раствора.
Цементно-песчаный раствор перемешивали с раствором перекиси водорода в течение 30—40 сек.
Вся операция по перемешиванию пергидроля с цементно-песчаным раствором и разливке замеса в формы занимала 1,5—2 мин.
Перемещение свежезалитых газобетонным раствором форм по конвейеру с неизбежным при этом сотрясением не оказывало влияние на структуру и состояние раствора. Уровень вспученного газобетонного раствора не изменялся. Незначительное понижение уровня газобетонного раствора, залитого в форму.
Раствор, примененный для опытного изготовления конструктивного автоклавного газобетона при конвейерной технологии, имел следующую характеристику: соотношение цемента к молотому песку 1:2; В/B = 0,37; количество пергидроля — 1,5% от веса сухих материалов.
Из газобетонного раствора такого состава изготовляли изделия различных видов, в том числе и осваиваемые в то время заводом крупноразмерные стеновые блоки размером 2,6 х 1,4 х 0,45 м.
Испытания контрольных образцов, высушенных до постоянного веса, дали следующие результаты (табл. 32).
Как видно из данных табл. 32, различие в значениях объемного веса и прочности у исследуемых образцов незначительное. Стабильность же основных свойств свидетельствует о том, что структура газобетона в условиях конвейерной технологии не нарушалась.
Существенное значение для технологии производства газобетонных изделий в условиях конвейерной системы имеет способ обработки верхней поверхности изделий.
Дело в том, что при конвейерной технологии необходимо укладывать формы в штабеля сразу же после заливки газобетонным раствором. Однако, как известно, раствор, залитый в форму, вспучивается в течение 5— 15 мин., уровень его при этом повышается, образуется горбушка, которую нужно срезать.
Срезать же горбушку .можно лишь после окончания схватывания раствора, когда структура газобетона стабилизируется. Поэтому была принята следующая система обработки верхней поверхности изделий. После заливки газобетонной смеси в форму ее перекрывают по всей площади металлическим листом. При вспучивании уровень раствора поднимается до металлического листа, и весь излишек вытекает через «неплотности между листом и бортами формы. Никакой горбушки не образуется, и тем самым исключается необходимость срезки излишка раствора. В результате формы со свежезалитым газобетонным раствором можно сразу же штабелировать. Этот прием не только позволяет немедленно штабелировать формы со. свежезалитым раствором, но и может быть использован для получения газобетона с томно заданным объемным весом. Для этого в форму заливают отдозированную порцию раствора. Эта порция, вспучиваясь, заполняет только заданный объем формы, так как перекрыта металлическим листом.
За последнее время строители предъявляют все больший спрос на изделия с полной заводской готовностью. В связи с этим представляла интерес проверка возможности выпуска офактуренных стеновых блоков. Было установлено, что рациональным является способ изготовления таких блоков «фактурой книзу», разработанный инж. П. С. Симановским. В этом случае ячеистый раствор заливается в форму, на дно которой уже уложены либо керамические плитки, либо цветной цементный раствор. Для этого из цветною раствора предварительно готовят смесь белого цемента с чистым кварцевым песком Люберецкого месторождения в весовом соотношении 1 :3.
Увлажненная водой в количестве примерно 10 - 15% от веса цемента и песка смесь укладывается на дно формы ровным слоем толщиной 2 — 4 см.
Для лучшего сцепления фактурного слоя с газобетонной массой блока на поверхности фактурного слоя создают специальные борозды до заливки газобетонной смеси. Возможное размывание фактурного слоя струей газобетонной смеси, заливаемой в форму, устраняют, устанавливая отбойную плоскость под струю раствора.
Извлеченный из формы блок после запаривания в автоклаве имеет гладкую, однородную по цвету поверхности не требующую какой-либо дополнительной обработки. Фактурный слой и затвердевший газобетон хорошо сцепляются между собой.
Из конструктивного газобетона на основе пергидроля в условиях конвейерного производства были изготовлены специальные балки повышенной несущей способности. Работа производилась при участии научного сотрудника НИИЖелезобетона В. Ф. Табакова. Объемный вес газобетона был равен 894 кг/м3,
предел прочности при сжатии- 80 кГ/см2. Эти балки размером 2,5 х 0,21 х 0,16 м армировали струнобетонными предварительно напряженными железобетонными брусками длиной 2,48 м и сечением 5 х 5 см. Эти бруски армировались четырьмя высокопрочными проволоками диаметром 3 мм с сопротивлением разрыву около 19 000 кГ/см2,
Такие балки при испытании двумя сосредоточенными грузами в четвертях пролета длиной 2,4 м имели повышенную несущую способность и разрушались в середине пролета при моменте
ГАЗОБЕТОН НА ПЕРГИДРОЛЕ
Кандидат технических наук П.Д.Кевеш
Инженер Э.Я.Эршлер
1961
|
