Раздел П. Общие сведения об ячеистых бетонах

Кафедра строительные материалы и изделия

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по теме: «Легкие бетоны»

К лабораторной работе

«Ячеистые бетоны»

для всех специальностей

по дисциплине «Материаловедение»

Тюмень, 2004г.

Выполнение данной работы имеет целью научить студентов опре­делять состав ячеистого бетона в зависимости от заданных свойств, применяющихся сырьевых материалов и порообразователей.

Раздел I. Общий порядок выполнения работы.

Выполнение лабораторной работы ведется в следующем порядке:

1. До начала учебных занятий в лаборатории студенты знакомят­ся с содержанием работы по методическим указаниям и в специаль­ной тетради составляют форму лабораторного журнала (см. прило­жение 1).

2. Производят подбор состава ячеистого бетона по методике, из­ложенной в данных указаниях.

3. Результаты работы по подбору состава ячеистого бетона зано­сят в подготовленный лабораторный журнал и табличной форме.

4. Работа завершается составлением индивидуального отчета и сдачей зачета в день, назначенный преподавателем.

Раздел П. Общие сведения об ячеистых бетонах.

Ячеистый бетон представляет собой искусственный камень с рав­номерно распределенными порами в виде сферических ячеек, диаметр которых обычно составляет 1-3 мм. Этот вид бетона изготовляется из вяжущего, тонкодисперсного кремнеземистого компонента, порооброзователя и воды.

Тепловлажностная обработка ячеистых бетонов осуществляется обычно в автоклавах в воздушно-паровой среде с высокой влажностью при давлении пара в пределах 0,8-1,2 МПа.

Пористая структура ячеистого бетона образуется путем введения в суспензию затворенных материалов газообразующих добавок (чаще всего алюминиевой пудры) или пены, приготовленной с помощью различных пенообразователей.

В качестве вяжущего для производства ячеистых бетонов приме­няются цементы, известь и смесь извести с цементом (смешанное вяжущее), в качестве кремнеземистых компонентов - пески, золы (уголь­ные и сланцевые). Наличие этих дешевых местных материалов в боль­ших количествах в различных районах страны обеспечивает возмож­ность организации широкого (почти повсеместного) производства яче­истых бетонов.

Бетоны, в которых используются газообразователь, вода, цемент и песок, цемент и зола, шлак и песок, называют (соответственно): газобетон, газозолобетон и газошлакобетон. Аналогичные бетоны, в ко­торых используется известь (с добавкой цемента или без нее), песок, зола и шлак, называют соответственно: газосиликат, газозолосилкат и газошлакосиликат. Имеется еще и газошлакозолобетон, состоя­щий из шлака, золы и песка. Особое название — газокукермит — присвоено разновидности газозолобетона, в которой роль вяжущих выполняет сланцевая зола. Этот бетон с успехом применяется в Эс­тонской ССР.

Разновидности ячеистых бетонов, в которых пористая структура создается с помощью пенообразователей, носят названия: пенобетон, пенозолобетон, пеносиликат, пеношлакобетон и т. д.

Если примерно 15 лет назад подавляющее большинство отечест­венных цехов и заводов ячеистого бетона выпускало различные пенобетоны, то теперь они составляют только примерно 15% общего про­изводства ячеистых бетонов. Остальные составляют различные газо­бетоны, что обусловлено рядом их преимуществ, выявившихся при массовом изготовлении изделий, особенно крупноразмерных. Поверх­ности изделий из газобетона не имеют отслоений («корочек»), которые часто получаются на поверхностях изделий из пенобетонов. Для затворения газобетонных смесей можно применять более горячую воду, не боясь их осадки. Применение горячей воды ускоряет процесс га­зовыделения и обеспечивает температуру газобетонной смеси поряд­ка 60⁰С к моменту окончания вспучивания. В результате смесь схва­тывается быстрее и время выдержки газобетонных изделий перед автоклавной обработкой может быть сокращено с 10 (при пенобетонных изделиях) до 3—4 часов. При повышенной температуре изделий, поступающих на автоклавную обработку, уменьшаются деструк­тивные явления.

В дальнейшем доля пенобетонных изделий в общем, объеме про­изводства будет еще меньше, так как все новые заводы проектируются и строятся только в расчете на выпуск газобетонных изделий.

(В настоящих методическихуказаниях будут рассмотрены вопро­сы подбора состава газобетонов).

В процессе автоклавной обработки кремнеземистые компоненты — молотые пески, золы — вступают в химическое взаимодействие с основными вяжущими (цементом и известью) и приобретают частично свойства вяжущих веществ, благодаря чему обеспечивается повы­шенная относительная прочность ячеистого бетона. Так, современные наиболее распространенные отечественные ячеистые бетоны имеют при плотности 700 кг/м³ (в сухом состоянии) контрольную прочность 5 МПа (на сжатие в кубах размером 10х10х10 см в высу­шенном состоянии). Указанную прочность при таком объемном весе не имеют другие бетоны, включая легкие типа керамзитобетона и перлитобетона. Таким образом, ячеистые бетоны являются наиболее эффективными бетонами для различных ограждающих кон­струкций.

На основе опыта передовых отечественных заводов ячеистого бе­тона и большинства зарубежных заводов вполне можно достичь при плотности 600 и 500 кг/м³ контрольную прочность соответствен­но 4 и 3 МПа.

Сочетание таких прочностных показателей и объемного веса поз­волило создать ряд эффективных отечественных конструкций аз ячеи­стого бетона, совмещающих в себе функции теплоизоляционных и не­сущих элементов. Это панели наружных стен полосовой разрезки с размером 1,2 х 6 м для промышленных и жилых зданий и панели вы­сотой на этаж (около 3м), длиной на один или два архитектурно-планировочных модуля (на одно или два окна) для жилых зданий: ребристые и плоские плиты с размером 1,5 х 6 м для покрытий промыш­ленных зданий и крупноразмерные плиты для чердачных и бесчердачных покрытий жилых домов.

Стены из ячеистобетонных панелей на 20—40% легче и дешевле других крупнопанельных стен из легкобетонных или трехслойных па­нелей. Еще более эффективны панели из ячеистых бетонов в покры­тиях жилых зданий, особенно в бесчердачных.

Благодаря эффективным свойствам ячеистых бетонов на­мечается значительный рост их производства и применения в строительстве.

Раздел III. Подбор состава ячеистого бетона

Работа выполняется бригадами студентов по2—3 человека. Вари­анты заданий приведены в таблице 1.

1. Приготовление пророобразователя.

Как было отмечено во введении, в подавляющем большинстве в настоящее время выпускают и будут выпускать в будущем газобетоны. В качестве газообразователя в них применяют алюминиевую пудру марок ПАК-3 или ПАК-2 (количество активного алюминия в % соот­ветственно по маркам 82 и 87). Алюминиевую пудру необходимо пред­варительно обработать для удаления жировой пленки (парафина), ко­торой она покрывается в процессе изготовления на заводах. Парафи­нированные частицы алюминиевой пудры имеют гидрофобные, не сма­чиваемые водой поверхности. При перемешивании с раствором такую пудру не удается равномерно распределить по всей смеси, что ухуд­шает структуру газобетона. Кроме того, пленка парафина замедляет процесс выделения водорода в реакции:

2Al + 3 Ca(OH)₂ + 6H₂O → 3CaO • Al₂O₃ • 6H₂O + 3H₂↑

Для придания алюминиевой пудре гидрофильных свойств (смачиваемости) ее предварительно обрабатывают и полном растворе поверх­ностно-активных вещества малой концентрации).

Смешивание производят в следующем порядке. В сосуд емкостью 7—10 л (при лабораторных исследованиях 0,5—1 л) осторожно всы­пают необходимое количество пудры из расчета на один замес, затем вливают раствор поверхностно-активного вещества в количестве 5% (из расчета на сухие вещество) от веса алюминиевой пудры и 1—3 л (при лабораторных исследованиях 0,3—0.6 л) воды. После тщательного перемешивания в течение 2—4 мин., когда все частицы пудры будут смочены растворам, суспензия считается готовой. Состав алю­миниевой суспензии в весовых частях:

Аl: Паb:В = 1: 0,05: 30.

2. Определение исходного водотвердого отношения (В/Т).

За исходные В/Т принимают такие величины, которые соответству­ют значениям текучести раствора, приведенным в таблице 2.

Таблица 2. Текучесть раствора (для определения В/Т), см.

№ варианта	Наименование ячеистого бетона	Способ твердения	Вид вяжущего	Вид порообразователя	Вид кремнеземистого компонента	Заданные свойства
кг/м3	кг/см2 не менее
	Газобетон	Автоклавный	Портландцемент и известь	ПАК-3	Молотый песок
	Газозолобетон	То же	Портландцемент	ПАК-3	Зола-унос
	Газоселикат	То же	Известь	ПАК-3	Молотый песок
	Газозолоселикат	То же	Известь	ПАК-3	Зола-унос

Таблица 1. Варианты заданий выполнения работы по ячеистым бетонам.

Текучесть раствора определяют по его расплыву (см), используя прибор Суттарда, который состоит из медного или латунного полого цилиндра с внутренним диаметром 5 см и высотой 10 см, стеклянно­го листа квадратной формы со стороной 45 см и листа бумаги с нанесенными на нем концентрическими окружностями через каждые 0,5 или 1 см, который во время проведения опыта подкладывают под стекло.

Перед испытанием цилиндр и стекло протирают мягкой тканью, смоченной чистой водой. Стекло кладут строго в горизонтальном по­ложении и ставят на него цилиндр так, чтобы внешний контур цилиндра совпал с окружностью 6 см. Испытуемый раствор наливают в цилиндр доверху и выравнивают поверхность раствора ножом или шпателем. Затем быстрым и точным движением поднимают цилиндр снизу вверх; раствор при этом растекается по стеклу в виде лепешки, диаметр которой обусловливается консистенцией смеси.

Для приготовления раствора требуется 0,4 кг сухой смеси (ис­ходного состава, см. ниже) и 0,16—0,28 л. воды.

Таблица 3. Варианты для пробных замесов ячеистого бетона.

Воду затворения для газобетона предварительно подогревают до температуры 70-80⁰С. Сухую смесь помещают в чашу и приливают к ней воду отдельными порциями до получения хорошо перемешанной сметанообразной массы.

В/Т, как отношение веса воды затворения к весу сухой смеси, принимают за исходное, если полученная текучесть раствора отклоняется от данных таблицы 2 не более, чем на ±1 см.

Для пробных замесов ячеистого бетона соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим веществом принимают по таблице 3 (Р_к : Р_вяж = С).