Повышение эффективности производства пенобетонов неавтоклавного тверденеия // Строительные материалы. 2008. №1.

Шлегель И.Ф. - канд. техн. наук, профессор РАЕН, генеральный директор, 
Шаевич Г.Я. - исполнительный директор, 
Карабут Л.А. - канд. техн. наук, начальник технологического отдела, 
Бескоровайный В.М.- инженер Института Новых Технологий и Автоматизации промышленности строительных материалов (ООО ”ИНТА–СТРОЙ”, г. Омск) 

Эффективность любой технологии может быть оценена по двум основным параметрам: качеству строительного материала и его себестоимости, которая определяется, в том числе, и циклом производства. Одним из возможных способов сокращения сроков производства пенобетона неавтоклавного твердения является термовлажностная обработка (ТВО) изделий.

Наиболее приемлемым на наш взгляд является режим ТВО, обеспечивающий не только ритмичную работу предприятия, но и учитывающий особенности состава пенобетонной смеси и процессов гидратации вяжущего.

Особенностью процессов формирования структуры пенобетонов пониженной плотности является наличие внешнего слоя, который настолько ограничивает теплоотдачу от внутреннего пространства, что практически исключает влияние окружающей среды.

С целью определения критической толщины изолирующего слоя пенобетона на производственной базе института была проведена серия экспериментальных работ. Датчики регистратора температур ИРТ- 4 располагались в трехгнездовых формах №1, №2 с помощью шаблона на различных глубинах (табл.1, 2). В форме №2 для максимальной теплоотдачи центральная секция не заполнялась пенобетонной смесью.
 

Обобщенные результаты работ, представленные на рис.1., рис.2., позволяют сделать следующие выводы:

 

• толщина внешнего слоя, ограничивающего теплоотдачу от внутреннего пространства, для пенобетона плотностью 400 кг/м³ составляет около 150 мм; 

• максимальная температура разогрева пенобетонной смеси в большей степени зависит от конструкции форм, чем от температуры окружающей среды; 

• максимальный градиент температур сохраняется между краем и центром формы независимо от глубины погружения термопар. 

Значительный градиент температур резко ухудшает свойства пенобетона (повышает усадочные деформации, снижает трещиностойкость) особенно, если воздействия перепада температур приходятся на период пластического состояния пенобетонной системы. Рост температуры смеси объективно зависит от количества вяжущего, его активности и состава.

Для снижения температуры гидратации цемента, как правило, часть вяжущего заменяют минеральным компонентом. С целью практического изучения влияния количества минерального наполнителя на рост температуры пенобетонных смесей на производственной базе института были изготовлены образцы пенобетона разной плотности с использованием портландцемента М500 Д0 и золы электрофильтровой (Sуд.= 6000 см²/г). В качестве пластификатора использовалась комплексная добавка «Реламикс – Т 2» в количестве, обеспечивающем получение равноподвижных смесей. Образцы выдерживались в камере тепловой обработки. Состав и физико-механические характеристики образцов пенобетона приведены в таблице 3. 

Для объективного анализа качества пенобетона разной плотности использовался показатель приведенной высоты Hпр. [1], который характеризует самонесущую способность материала. Если сравнивать материалы на чистом цементе, то, как следует из таблицы 3, наибольшей внутренней прочностью и оптимальностью структуры обладает пенобетон пониженной плотности. На наш взгляд, увеличение количества цемента в системе не столько способствует упрочнению межпоровых перегородок, сколько снижает трещиностойкость и повышает усадочные деформации в материале, в том числе и за счет растущего градиента температур между центром и краем изделия, что в свою очередь снижает внутреннюю прочность системы в целом. И только использование минерального компонента дает возможность выпуска пенобетона высокого качества (Rсж., Нпр. имеют максимальные значения).
 

Полученные в производственных условиях экспериментальные данные позволяют выявить общие закономерности:

 

• увеличение плотности пенобетона и объемной концентрации цемента способствует значительному разогреву смеси; 

• существенное снижение температуры гидратации цемента наблюдается при замене вяжущего электрофильтровой золой в количестве более 20%; 

• замена части вяжущего электрофильтровой золой способствует увеличению прочности пенобетона в марочном возрасте за счет бронирования межпоровых перегородок частицами с высокой удельной поверхностью. 

• в каждом интервале плотностей существует такое количество минерального компонента, которое позволяет получить материал большой внутренней прочности и оптимальной структуры (Нпр. – максимальна). 

Однако, используя вяжущее, в состав которого входит минеральный наполнитель, следует принять во внимание необходимость обязательного прогрева таких изделий для набора распалубочной прочности. В противном случае гидратация цемента существенно замедляется, что ведет к снижению оборота форм. Зависимость сроков схватывания цементного теста от состава вяжущего и температуры твердения представлена в таблице 4.
 

Применение минеральных наполнителей совместно с пластификаторами при оптимальной тепловой обработке пенобетонных смесей позволяет существенно ускорить набор распалубочной прочности, а, следовательно, повысить производительность предприятия в целом. В таблице 5 приведены значения физико-механических характеристик образцов пенобетона марки по плотности D500, изготовленного на ПЦ400Д20 с использованием 30% электрофильтровой золы (S_уд.= 6000 см²/г).

Рекомендованные составы пенобетонных смесей позволили снизить себестоимость готовой продукции за счет использования в качестве комплексного вяжущего вещества смеси цемента марки ПЦ400 Д20 и золы взамен однокомпонентного вяжущего - цемента марки ПЦ500Д0. Предложенные режимы ТВО способствовали уменьшению на 15 °С температурного градиента в массиве пенобетона, что положительно сказалось на качестве выпускаемой продукции. 

В заключении хотелось бы отметить, что, совершенствуя процесс производства пенобетона неавтоклавного твердения на стабильно работающем предприятии, на первый план выходят вопросы не столько обеспечения качества выпускаемой продукции, сколько стабильность этих качеств вне зависимости от внешних факторов. 

Таким образом, перечисленные выше результаты исследований с учетом наработок наших коллег [2,3,4] позволяют с известной долей уверенности утверждать, что повышение эффективности производства пенобетонов неавтоклавного твердения напрямую зависит от учета особенностей используемого сырья, индивидуального подбора режимов тепловой обработки, жесткого соблюдения технологического регламента производства. 

Список литературы: 

1.    Шлегель И.Ф., Булгаков А.Н., Афанасьев Ю.Г. К вопросу оценки качества ячеистых бетонов // Строительные материалы. 2003. № 6. С. 13-15. 
2.    Шахова Л.Д., Черноситова Е.С. Ускорение твердения пенобетонов // Строительные материалы. 2005. № 5. С. 3-7. 
3.    Куприянов Н.Н. Массообмен в твердеющем бетоне // Технологии бетонов. 2006. № 4. С. 24-25. 
4.    Коломацкий А.С. Процессы твердения цемента в пенобетоне //Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. Белгород: Изд-во БГТУ. 2003. № 4. С.138-145.