Пути оптимизации пористой структуры ячеистых бетонов и совершенствования технологии

Многочисленные исследования, проведенные научно-исследовательскими и производственными организациями, отечественный и зарубежный опыт производства ячеистых бетонов позволяют указать эффективные существующие и новые технологические приемы, направленные, в первую очередь, на снижение средней плотности бетона с одновременным повышением его прочности. Достигается это за счет получения оптимальной макроструктуры ячеистого бетона, повышения прочности его скелета при использовании новых высокопрочных вяжущих веществ, а также за счет применения прогрессивных технологий, оптимизации режимов тепловлажностной обработки, рационального соотношения капиллярной и ячеистой пористостей.

Определим основные направления оптимизации структурных характеристик ячеистых бетонов.

А. Улучшение прочностных характеристик силикатного каркаса:

• совместный помол компонентов сырьевой смеси для повышения степени гомогенизации;
• вспучивание в герметически закрытых формах, позволяющих использовать избыточное давление газа в порах для уплотнения межпоровых перегородок;
• применение новых высокопрочных эффективных вяжущих, например шлакощелочных;
• дисперсное армирование растворной части волокнистыми добавками;
• использование скоростных вибро- и гидродинамических смесителей;
• устранение температурных градиентов при повышении и понижении температуры в автоклаве за счет вызревания сырца в доавтоклавный период в специальных туннелях при температуре 80—90°С и влажности не более 70%.

Б. Получение качественно однородной пористой макроструктуры с общей пустотностью не менее 90%:

• повышение однородности распределения алюминиевой пудры при газобетонной технологии;
• применение вибротехнологии и других активных механических воздействий на стадии вспучивания газобетона наряду с применением ускорителей газовыделения;
• введение NaOH и КМЦ, улучшающих геометрию пор;
• комбинирование различных способов получения ячеистой структуры смеси, например по газобетонной технологии с использованием вибровоздействия и скоростных турбулентных смесителей, дробящих до минимальных размеров ячейки смеси;
• вспучивание массы в газобетоносмесителе с регулируемой скоростью перемешивания;
• предварительная поризация массы на стадии подготовки сырьевых компонентов с применением ПАВ воздухововлекающего типа;
• применение пудр, предварительно обработанных ПАВ в виде сухих смесей или паст, улучшающих гомогенизацию частичек пудры в смеси, исключающих потерю их активности в результате «старения», способствующих дополнительному воздухововлечению.

В. Оптимизация параметров тепловлажностной обработки:

• производить автоклавную обработку предварительно разогретых и подсушенных массивов сырца;
• не увеличивать чрезмерно продолжительность обработки для предотвращения появления дефектов структуры, вызываемых перекристаллизацией метастабильных новообразований;
• применять быстрый ступенчатый сброс давления и вакуумирование, способствующие значительному снижению относительной влажности изделий.

Экономия материальных и энергетических ресурсов в производстве изделий из ячеистых бетонов достигается, прежде всего, за счет снижения средней плотности, расширения производства изделий с использованием отходов промышленности и местных вяжущих материалов, широкого внедрения вибрационной, резательной технологии производства ячеистобетонных изделий, применения эффективных режимов автоклавной обработки с утилизацией отработанного пара и конденсата.

Для производства ячеистых бетонов с успехом можно использовать нефелиновый шлам, рядовые строительные и барханные пески, золы, шлаки, шлакощелочные вяжущие, сланцевые золы и т. п. Применение барханных песков, самораспадающихся шлаков, некоторых горных пород, имеющих высокоразвитую поверхность, позволяет частично или полностью отказаться от их помола.

При применении отходов промышленности в качестве вяжущих материалов наибольший эффект дают нефелиновый (белитовый) и бокситовый шламы, сланцевые золы, полностью заменяющие известь и цемент. Так, если стоимость иделий из ячеистого бетона с использованием цемента составляет 5,8—6,7 руб./м³, то стоимость бетонов на сланцезольном вяжущем — 1,7—3,5 руб./м³.

Основным направлением совершенствования технологии производства ячеистых бетонов является внедрение виброрезательной технологии. Она позволяет в 2—5 раз уменьшить металлоемкость форм, увеличить их оборачиваемость и срок службы, довести коэффициент заполнения автоклава до 0,4 и на 0,3 кДж/м³ уменьшить расход теплоэнергии на автоклавную обработку. Применение вибротехнологии повышает качество изделий, снижает расход вяжущего примерно на 10 %, сокращает цикл производства и расход энергозатрат.

С целью экономии пара следует планировать режим работы автоклавов таким образом, чтобы была возможность перепуска пара из одного автоклава (в период понижения в нем давления) в другой, где цикл автоклавирования только начинается.

При использовании режимов автоклавной обработки с повышенным давлением (до 1,6 МПа) следует принимать пиковые режимы, исключающие изотермическую выдержку, позволяющие сократить количество автоклавов и снизить энергозатраты на 35—40 %.

Возможен и другой путь: применение режимов автоклавной обработки с пониженной температурой (142—151°С) и пониженным давлением (0,4—0,5 МПа). Это позволяет снизить расход пара и топлива и повысить коэффициент загрузки автоклава за счет изменения конфигурации его сечения с круглой на квадратную.

К настоящему времени из ячеистого бетона производят в год свыше 7 млн.м³ изделий, в том числе стеновых панелей — 1,86, мелких блоков — 2,6, теплоизоляционных плит — 1,64 млн.м³.

Тенденцией развития технологии ячеистых бетонов является увеличение выпуска крупногабаритных изделий для сборного строительства домов, промышленных зданий, административных корпусов. Отечественные заводы выпускают навесные панели, в том числе панели крупногабаритные «на две комнаты» в виде полупанелей, плиты покрытия для промышленных и гражданских зданий (КАП) длиной 6 м, а также крупные стеновые блоки.