WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

- ускорители твердения Асилин 12, универсал П-2.

Приготовление пен производилось в лабораторном пенобетоносмесителе объемом 10 литров, по своим характеристикам приближенном к серийно выпускаемой промышленной установке ПБС 160 М.

Исследования пенобетона проводились в лабораториях кафедры «Строительные материалы и технологии» ТГАСУ, ФГНУ НИИСМ и предприятий стройиндустрии, где проводились опытно-промышленные испытания и внедрения.

В работе применялись стандартные методики проведения испытаний, а также методики, разработанные автором.

Третья глава посвящена исследованиям процессов пенообразования и выборам пенообразующих добавок.

Предложена схема переменных параметров, влияющих на протекание, характер пенообразования и свойства получаемой пены.

К пенообразователям предъявляют ряд требова­ний:

- существенно снижать поверхностное натяжение на поверхности раздела фаз «вода-воз­дух»;

- сохранять стойкость пены в водных вытяжках цементной суспензии и при минерализации;

- существенно не замедлять структурообразование отформованных изделий;

- сохранять постоянство состава и свойств при хранении и транспортировании;

- доступность, небольшая стоимость, безопасность для здоровья и окружающей среды.

Результативность выполнения этих требований зависит от факторов, представленных на рис. 2.

Рис. 2. Схема переменных параметров, влияющих на пенообразование и свойства получаемой пены.

Пригодность пенообразователей в производстве пенобетона оценивают по 2 критериям: кратность и стойкость получаемой пены. Как показывают полученные данные, стабильность свойств пенобетона напрямую зависит от стабильности свойств получаемой пены. Поэтому нами предлагается ввести еще один критерий оценки эффективности пенообразователя - стабильность свойств получаемой пены.

Данные исследования различных пенообразующих добавок по параметру стойкость получаемых пен (рис. 3) показывают, что наибольшей стойкостью обладает пена на основе белкового

Рис. 3. Стойкость пен пенообразующих добавок

пенообразователя Неопор. Из представленных отечественных пенообразователей высокой стойкостью, приближающейся к Неопору, обладают: Биолас 2 (совместная разработка с ООО Оргсинтез по модификации жидкого мыла Неолас и получению пенообразователя применительно к производству пенобетона), Ареком 4 и ПБ 2000. На пенообразователь Биолас 2 разработано и зарегистрировано техническое условие ТУ 2481-007-43992733-2003.

Стабильность пористой матрицы пенобетона в начальный период его структурообразования (до начала схватывания) преимущественно обеспечивается стойкостью пены. Поэтому повышение стабильности параметров качества пенобетона можно прогнозировать по значению стабильности пены пенообразователя.

На уровень качества пенобетона существенное влияние оказывает кратность получаемых пен. Значения кратности пен из растворов с объемной долей пенообразователя в количестве 3% представлена на рис. 4.

Рис. 4. Кратность пен из растворов с объемной долей пенообразователя 3%.

Результаты исследований и анализ литературных данных показали, что характер структурного строения и технологические свойства пены меняются в зависимости от значений кратности. Низкократные пены (кратность до 5) характеризуются сферической формой пор, отсутствием жесткого структурного каркаса и текучестью, обусловленной наличием свободной, не перешедшей в адсорбционные слои, жидкой фазы. Истечение последней (синерезис) определяет нестабильность этих пен после приготовления. У пены средней кратности (от 5 до 10) объем вовлеченного воздуха составляет примерно 75-80%, что соответствует теоретическому значению пустотности системы с плотнейшей упаковкой соприкасающихся сферических пор одинакового размера. Пены данной кратности имеют относительно толстые пленки, особенно в зонах между узлами, где их толщина повышается в несколько раз. Теоретически этот фактор позволяет вести бездефектную минерализацию последних зернами мелкого заполнителя и гидравлического вяжущего, что достигается за счет стеснения и закрепления зерен заполнителя и вяжущего в пленках пузырька и в центре межузлия в процессе перемешивания без «прорезки» стенок пор и деформации пузырька. На наш взгляд, данные пены являются лучшей основой для получения конструкционно-теплоизоляционного пенобетона. Пены высокой кратности (кратность выше 10) имеют объем воздушной фазы 89-93% и могут служить основой для получения теплоизоляционного пенобетона. Однако увеличение воздушной фазы приводит к постепенному ухудшению их технологических свойств за счет перестройки структуры в плотную и жесткую упаковку частично деформированных сферических пузырьков со множеством тончайших пленок в зонах соприкосновения пор. Пониженная подвижность, ограниченный объем жидкой фазы и наличие тончайших контактных пленок определяют повышенную склонность этих пен к нерегулируемому разрушению в процессе приготовления пенобетонной смеси. Такие пены являются не стабильными и требуют дополнительных технологических решений.

Анализ полученных данных показывает, что на кратность, а следовательно и на структуру пены можно влиять путем изменения концентрации пенообразователя. Результаты исследований с использованием пенообразователя Биолас 2, представлены на рис. 5.

Рис. 5. Кратность и стойкость пен из водных растворов на основе пенообразователя Биолас 2 при различных его концентрациях.

Как видно из рис. 5 изменяя концентрацию пенообразователя возможно получение низкократной пены (кратность 3), пены средней кратности (кратность 5-8) и высокократной пены (кратность 11). Результаты работы на промышленных установках показали, что возможно формирование как полидисперсной, так и монодисперсной структуры пены путем подбора режима пеногенератора, вида и концентрации пенообразователя.

Была проведена оценка стабильности свойств получаемой пены у различных пенообразующих добавок. Оценка стабильности проводилась по критерию показатель изменчивости стойкости и кратности пен. Результаты проделанной работы представлены на рис. 6. В соответствии с полученными результатами предложена классификация пенообразующих добавок по показателю стабильности: стабильные (показатель изменчивости менее 5) и нестабильные (показатель изменчивости более 5).

Рис. 6. Показатель изменчивости стойкости и кратности пен у ряда пенообразующих добавок

Как видно из рис. 6 к стабильным можно отнести пенообразователи - Неопор, Биолас 2, Ареком 4, ПБ-2000. Необходимо отметить тот факт, что при анализе рисунков 6 и 3 видно, что большей стойкостью обладают пены, приготовленные из стабильных пенообразователей.

По результатам проделанной работы можно сделать вывод, что наибольшей стабильностью отличается белковый импортный пенообразователь Неопор. Из-за высокой ее стоимости данная добавка в дальнейших исследованиях не применялась. Исследования пенобетона продолжались с использованием отечественных стабильных синтетических пенообразователей: Биолас 2, Ареком 4 и ПБ-2000.

Результаты исследований по влиянию пенообразователей на структурообразование цементного раствора в 28 суточном возрасте показали, что все пенообразующие добавки замедляют структурообразование, при этом, наименьшее снижение прочности (13.3%) наблюдается у образцов с использованием Биоласа 2.

В четвертой главе приведены результаты исследований закономерностей формирования пористой структуры пенобетона, а именно теоретическое обоснование формирования структуры пенобетона, классификация факторов, влияющих на ее качество, влияние удельной поверхности минеральной составляющей, В\Т- отношения, химических добавок на однородность структуры, свойства пенобетона и их стабильность. Кроме того, описывается методика проектирования составов пенобетона с заданными параметрами по плотности и прочности, разработаны технологии приготовления пенобетона, обеспечивающие установленные потребителем (заказчиком) требования с учетом его назначения.

В конструкционно-теплоизоляционном пенобетоне в качестве заполнителя используется мелкий песок. В большинстве районов Западной Сибири преобладают месторождения очень мелких и мелких песков. Проведенные исследования и анализ литературных данных применяемых в работе песков показали нестабильность их свойств по следующим параметрам:

- гранулометрическому составу;

- содержанию зерен гравия (от 0,5 до 5%);

- содержанию пылевидных и глинистых частиц (от 0,8 до 8%).

Проведенными исследованиями по оценке зависимости прочности пенобетона различной плотности от крупности песка установлено (рис. 7), что для достижения максимальной прочности пенобетона при заданной средней плотности необходимо использовать заполнитель оптимальной крупности.

Рис. 7. Рекомендуемые фракции песка для приготовления пенобетона различной средней плотности.

На основе полученных научных результатов совместно с ОАО «Томская судоходная компания» разработана технология производства мелкого обогащенного песка для производства пенобетона, который в настоящее время широко используется строительными организациями г. Томска. Использование в качестве мелкого заполнителя пенобетона обогащенного песка позволяет снизить показатель изменчивости свойств (средняя плотность, прочность) с 14 % до 8,5%.

Исследования по влиянию удельной поверхности песка на свойства пенобетона показали, что для повышения устойчивости пенобетонной массы пенобетона на стадии формования и набора пластической прочности пенобетона рекомендуется использовать заполнитель с развитой удельной поверхностью. При проведении данной работы использовался речной природный песок месторождения «Дикая коса», измельченный в лабораторной шаровой мельнице до удельной поверхности 150, 200, 250, 300 и 350 м2/кг. Результаты проделанной работы, приведенные на рис. 8, показывают, что измельчение запол-

Рис. 8. Влияние удельной поверхности минеральной составляющей на прочность пенобетона.

нителя позволяет повысить прочность пенобетона на сжатие, а также снизить среднюю плотность пенобетона при сравнительно небольшой потери прочности. Этот эффект достигается благодаря увеличению дисперсности материала и повышению его реакционной способности. Дисперсный анализ песка, размолотого до удельной поверхности свыше 200 м2/кг, показал, что порошок песка представлен частицами от 5 мкм до 140 мкм. Преобладают зерна размером 30-40 мкм. Полидисперсный состав измельченного песка способствует уплотнению цементной матрицы и повышению ее прочности. Образуется более однородная поровая структура с равномерной толщиной межпоровых цементных перегородок, прочность которых в значительной степени влияет на прочность пенобетона. На рис. 9 представлена микроструктура пенобетона приготовленного с использованием песка с естественным гранулометрическим составом и измельченным до удельной поверхности 250 м2/кг.


1 а в



2 а в

Рис. 9. Микроструктура пенобетона, на песке с естественным гранулометрическим составом (1) и измельченном до удельной поверхностью 250 м2/кг (2). а - увеличение х 10; в - увеличение х 60.

Результаты исследований показали, что при повышении удельной поверхности песка не пропорционально увеличивается прочность и плотность межпоровых перегородок. Из данных, приведенных на рис. 8 видно, что в образцах пенобетона на заполнителе с удельной поверхностью 350 м2/кг прочность снижается, а микроскопические исследования показывают деформирование межпоровых стенок. Это объясняется введением повышенного количества воды затворения, необходимого для смачивания развитой поверхности смеси, что приводит к возрастанию капиллярных пор, деформации усадки и снижению прочности межпоровых перегородок и пенобетона в целом.

Увеличить прочность межпоровых перегородок можно путем введения тонкодисперсных активных минеральных добавок, а также пластифицирующих добавок.

При проведении исследований в качестве тонкодисперсной активной добавки использовался микрокремнезем, побочный продукт металлургического производства при выплавке ферросилиция. Микрокремнезем вводился в пенобетонную смесь в количестве от 3 до 5% от массы цемента. Результаты испытания образцов в 28 суточном возрасте, представленные на рис. 13, показывают, что введение

Рис. 10. Влияние микрокремнезема на прочность пенобетона

в смесь пенобетона микрокремнезема позволяет повысить его прочность. На наш взгляд это связано с влиянием микрокремнезема на тиксотропные свойства системы путем изменения протяженности структурных элементов – цепочек и их перехода при контактных взаимодействиях в пространственные каркасные ячейки. Это условие соответствует минимальным значениям межфазного натяжения при максимальном развитии граничных поверхностей, что предполагает существование большого числа точечных коагуляционных контактов вплоть до создания предельного наполнения системы, в которой массовый переход к сцеплению в ближнем порядке вызывает резкое упрочнение. Увеличение прочности пенобетона наблюдается при введении микрокремнезема в количестве до 4 % от массы цемента. Дальнейшее повышение содержания микрокремнезема приводит к снижению прочности. Это объясняется существенным повышением водопотребности смеси, из-за высокой удельной поверхности микрокремнезема. Снизить В/Т отношение в системе можно путем введения в пенобетонную смесь пластифицирующих добавок, однако как оказалось на практике, только суперпластификатор С-3 без потери качества позволил снизить водопотребность системы, и тем самым повысить прочность пенобетона на сжатие до 20%. При введении других добавок наблюдались изменения в поровой структуре пенобетона, повлекшие за собой усадку и снижение прочностных характеристик.

Проведенные исследования показали, что пенообразующие добавки замедляют схватывание и прочность пенобетона, особенно в ранние сроки твердения. Проявление этого явление заметно усиливается с понижением средней плотности пенобетона и доставляет технологические неудобства при производстве изделий из-за медленной оборачиваемости форм. Это явление особенно заметно при производстве теплоизоляционного пенобетона, поскольку для получения пены высокой кратности пенообразователь вводится в повышенном количестве. Для компенсации данного эффекта нами предлагается использовать добавки - ускорители твердения.

В качестве ускорителей схватывания и твердения в работе использовались следующие химические добавки: Универсал-П-2 и Асилин 12. Все добавки вводились в пенобетонную смесь теплоизоляционного пенобетона марки D 400 на стадии перемешивания смеси в количестве 0,2; 0,5; 0,8 и 1% от массы цемента. Результаты испытания образцов, твердеющих в нормальных условиях, с 0,8 и 1,0% ускорителей твердения от массы цемента представлены на рис. 11.

а

б

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»