| А. А. Ахундов
АЛИЗАКИР АЛИХАДИ ОГЛЫ АХУНДОВ — доктор технических наук, профессор, лауреат премии Правительства РФ, директор по науке ОАО «ВНИИстром им. П.П.Будникова». Область научных интересов: технология современных строительных материалов.
140050 Красково, Московская область, ул. К. Маркса, д. 117, ОАО «ВНИИстром им. П.П. Будникова», тел./факс (095)501-44-09.
Пенобетон является одним из эффективных легких бетонов благодаря своим положительным техникоэкономическим показателям, соответствующим современным рыночным условиям. В настоящее время его производство широко развивается. Этому способствуют важные структурные изменения, которые произошли в последние годы в строительном производстве в России, особенно в жилищном строительстве.
В архитектуре и градостроительстве наметилась тенденция к постепенному переходу преимущественно на малоэтажное строительство, что потребовало расширения производства мелкоштучных строительных материалов взамен крупноразмерных изделий. На структурную перестройку производства строительных материалов в России значительно повлияло и повышение нормативов термического сопротивления для ограждающих конструкций, которое в 2000 г. возросло в 3—3,5 раза. Перечисленные факторы привели к изменению структуры производства строительных материалов и изделий из ячеистых и легких бетонов и железобетона.
Производство легкобетонных изделий в бывшем СССР начало развиваться с начала пятидесятых годов. Приоритетным было производство легкого бетона на пористых заполнителях, в основном на искусственных, — керамзите (пористые гранулы, получающиеся из глины при высоких температурах) и ему подобным. В конце восьмидесятых годов объем производства керамзита достиг 35 млн. м3 в год: на его основе изготавливалось около 30 млн. м3 легких бетонов, главным образом крупноразмерные изделия для панельного строительства. В настоящее время в связи с повышением цен на энергоносители и сокращением объема крупнопанельного строительства производство легкобетонных изделий на керамзитовом заполнителе оказалось экономически невыгодным. Создались объективные предпосылки для развития производства других видов легких бетонов, к числу которых относятся ячеистые бетоны.
Ячеистые бетоны изготавливают с применением газо- и пенообразователей. В России получил распространение газобетон, в технологии которого для поризации смеси вяжущего и песка используется специальный Газообразователь — алюминиевая пудра. Особенностью этой технологии является необходимость тонкого помола составляющих компонентов в шаровых мельницах и применение для твердения изделий специальных дорогостоящих автоклавов.
Газобетон в бывшем СССР начал выпускаться с начала шестидесятых годов благодаря работам ведущих институтов страны. Были разработаны и освоены промышленностью вибрационная и ударная технологии изготовления газобетона с мощностью заводов 40, 60 и 80 тыс. м3 в год.
В отличие от газобетона при изготовлении пенобетона используются менее энергоемкие процессы: механохимическая активация сырьевых компонентов в специально созданных стержневых смесителях и пропарка изделий в камерах при атмосферном давлении. Стоимость изделий, например стеновых конструкционно-теплоизоляционных блоков, из пенобетона плотностью 600—800 кг/м3 примерно на 30—50% ниже, чем стоимость таких же блоков из газобетона. Кроме того, ниже в 2—3 раза и удельные капитальные затраты на организацию производства пенобетона. Однако, несмотря на простоту изготовления, пенобетон ранее в России не получил широкого развития. Причиной этого было отсутствие качественных пенообразователей, агрегатов для приготовления пены и основного технологического оборудования, пригодного для изготовления эффективных изделий.
До начала восьмидесятых годов пенобетон выпускался в основном с использованием пенообразователей, которые изготавливали в кустарных условиях на заводах по производству пенобетона.
Указанные причины привели к тому, что выпуск пенобетона постепенно был свернут, а взамен начали производить газобетонные изделия. Параллельно в этот же период в России были начаты работы по созданию отечественных пенообразователей, удовлетворяющих условиям производства различных видов пенобетона, а также оборудования для получения качественной технической пены. В результате была разработана технология получения нескольких эффективных и дешевых видов пенообразователей из отечественного синтетического сырья. Появление отечественных пенообразователей стимулировало выполнение научно-исследовательских работ по технологии и оборудованию для производства более широкой номенклатуры пенобетонных строительных изделий из самых различных видов сырьевых материалов.
Основными сырьевыми материалами являются цемент и кремнеземистый компонент, в качестве которого используется кварцевый песок, золы ТЭС, тонкомолотые шлаки и т.п. Указанные сырьевые материалы имеются практически во всех регионах страны, что создает условия для массового развития производства пенобетона.
Существенным препятствием для развития производства пенобетона, помимо отсутствия необходимого оборудования для изготовления пенобетонной смеси и транспортировки ее до места назначения, была повышенная усадка пенобетона и сравнительно низкая прочность. В начале 1990-х годов специалисты института «ВНИИстром им. П.П. Будникова» и ряда других организаций предложили технологию пенобетона, которая была много проще, чем технология газобетона. Основное внимание уделили оборудованию и созданию малых единичных мощностей для производства пенобетона, соответствующих современным рыночным условиям. Были изучены физико-химические основы и разработан способ механохимической подготовки сырьевой смеси, заключающийся в обработке увлажненной цементно-кремнеземистой смеси в агрегатах истирающего действия и позволяющий существенно улучшить реологические характеристики пенобетона, повысить реакционную способность твердеющей пенобетонной системы.
Для повышения прочности пенобетонных изделий предложено вводить в состав смеси пластифицирующие добавки, чаще всего суперпластификатор С-3 и пластифицирующая добавка «Лигнопан Б-1».
Суперпластификатор С-3 используется довольно широко в отечественной промышленности железобетонных конструкций. Он позволяет снизить водопотребность, уменьшить расход цемента, обеспечивает удобоукладываемость бетонной смеси и повышает прочность бетона.
Пластифицирующую добавку «Лигнопан Б-1» стали применять только в последние годы. Она разработана и выпускается в промышленных масштабах АО «Биотех». По данным разработчиков «Лигнопан Б-1» является пластифицирующей добавкой для товарных бетонов, обеспечивающей высокую подвижность смеси и повышение прочности на 30—40%. Добавка экологически безопасна, нетоксична и негорюча. Выпускается в сухом виде и в виде водных растворов 30— 40%-й концентрации. Рекомендуемая дозировка для обычных бетонов 0,15—0,3% массы цемента.
В ОАО «ВНИИстром им. П. П. Будникова» указанные пластификаторы использовали для повышения (в 1,5—2 раза) прочности пенобетонных стеновых блоков. Там же разработаны теоретические предпосылки и несколько вариантов аппаратурного оформления для смешения пены и твердых компонентов, позволяющие получать в промышленных условиях пенобетонную массу с плотностью от 300 до 900 кг/м3 с равномерно распределенной пористостью. Предложены способы ускорения и определены основные параметры твердения пенобетонных масс различного состава и плотности. Даны рекомендации для дифференцированного подхода к подготовке сырьевых компонентов для изготовления пенобетона в зависимости от его свойств, качества и экономических показателей. Созданы отечественные пенообразователи, такие как «Морпен», «Пеностром», «ПБ-2000» и др. Организовано их промышленное производство и применение для изготовления пенобетона.
Промышленно освоены конструкции различных агрегатов для изготовления неавтоклавного пенобетона:
— стержневых смесителей для механо-химической активации сырьевых компонентов;
— пеногенераторов для приготовления высококачественной пены на основе отечественных пенообразователей;
— пенобетоносмесителей непрерывного и периодического действия с эффективным перемешиванием цементно-песчаной смеси с подачей в агрегат автономно приготовленной пены и с приготовлением пены непосредственно в пенобетономешалке;
— специальных ячейковых форм для изготовления изделий из пенобетона по литьевой технологии и комплексных агрегатов для изготовления пенобетонных блоков по резательной технологии;
— различных систем регулирования, дозирования и транспортировки сырьевых компонентов для технологических линий производства пенобетона.
Интересно, что кинетика роста прочности неавтоклавного пенобетона в процессе твердения существенно отличается от кинетики роста прочности обычного цементного бетона.
Как известно, обычный цементный бетон при естественном твердении в нормальных условиях набирает свою проектную прочность за 28 сут. А пенобетон за это время набирает всего лишь 40—60% проектной прочности. Остальная прочность набирается в течении 6 мес, что объясняется снижением реакционной способности клинкерных минералов в результате обволакивании пенообразователем поверхности его частиц. Путем введения в состав пенобетона различных пластифицирующих добавок достигли повышения прочности изделий, а также ускорения набора пластической прочности. Достигнуто время набора распалубочной прочности пенобетона при естественном твердении за 3—4 ч.
Получены определенные результаты и по снижению усадки пенобетона, в частности в результате ввода в его состав модификатора «Алак» и сульфоалюминового цемента Пашийского металлургическо-цементного завода. Усадка пенобетона плотностью 700 кг/м3 с указанными добавками снизилась в 2—2,5 раза.
Теоретически обоснована и впервые практически доказана эффективность устранения неоднородности и склонности к оседанию и расслоению пенобетонной смеси созданием избыточного давления на стадии ее приготовления и транспортирования к месту потребления.
На основании изложенного можно сделать следующие выводы:
1) в современных условиях в широком масштабе освоены технология и оборудование для промышленного производства пенобетона и изделий из него. В основном выпускаются изделия плотностью 600— 800 кг/м3, нашедшие широкое применение в малоэтажном строительстве;
2) усилия исследователей следует направлять на совершенствование технологии и оборудования производства пенобетона, главным образом на повышение прочности изделий, снижение усадки и плотности выпускаемых изделий.
Российский Химический Журнал. Том XLVII (2003) №4
Химия современных строительных материалов |
