Общие сведения. Образование цементирующего сростка гидросиликатов кальция при автоклавной обработке известково-кремнеземистых вяжущих лежит в основе технологии таких широко

Образование цементирующего сростка гидросиликатов кальция при автоклавной обработке известково-кремнеземистых вяжущих лежит в основе технологии таких широко распространенных в строительстве материалов, как силикатный кирпич, плотные и ячеистые силикатные бетоны. Различие в функциональном назначении изделий из этих материалов обусловливает технологические особенности их производства на этапах подготовки сырьевых материалов, формования и термообработки. При составлении материального баланса производства необходимо учитывать следующие технологические особенности подготовки формовочных масс в производстве названных силикатных материалов.

В производстве силикатного кирпича используются пески естественного гранулометрического состава, которые являются одновременно и заполнителем, и компонентом вяжущего, вступая тонким поверхностным слоем частиц в химическое взаимодействие с известью при автоклавной обработке.

В плотном силикатном бетоне, предназначенном для изготовления несущих конструкций - панелей внутренних стен, перекрытий и др., основная часть песка не размалывается и выполняет роль заполнителя (в технологии изделий она именуется "песок-заполнитель"). Остальная часть песка размалывается совместно с известью и именуется "песок-компонент вяжущего". Именно этот молотый песок в условиях автоклавной обработки вступает в химическое взаимодействие с известью с образованием кристаллического сростка гидросиликатов кальция. Поскольку в технологии плотных силикатных бетонов формование ведется из жестких формовочных смесей, а изделия имеют большую среднюю плотность, образующегося количества гидросиликатов кальция оказывается достаточно для обеспечения надлежащей прочности изделий.

В производстве наружных стеновых блоков и панелей, теплоизоляционных плит и др. из ячеистых силикатных бетонов формование ведется из литых формовочных масс, поэтому, чтобы обеспечить прочность таких изделий, приходится размалывать весь песок (или другой кремнеземистый компонент: шлаки, золы и т.п.), чтобы обеспечить образование достаточного количества гидросиликатов кальция, придающих изделиям требуемую прочность и морозостойкость. Исключение составляют крупноразмерные изделия из ячеистых бетонов, в технологии которых, для предотвращения значительных усадочных деформаций, предусматривается иногда введение некоторого количества немолотого песка или использование песка более грубого помола. Возникающий при этом недобор прочности может быть компенсирован повышенным расходом портландцемента или удлинением изотермического периода автоклавной обработки изделий.

В заводской практике ячеистых бетонов наиболее распространен помол кремнеземистого компонента в двух потоках: сухим способом совместно с известью размалывается часть его, составляющая обычно 20-50 % от расхода извести, остальная часть размалывается мокрым способом.

Изложенное выше необходимо учитывать при составлении в курсовом проекте принципиальных технологических схем производства изделий на основе вяжущих автоклавного твердения. При этом рекомендуется пользоваться нормами технологического проектирования соответствующих предприятий [9, 10, 11].

Существенные различия в технологии получения изделий плотной и ячеистой структуры на основе автоклавных вяжущих отражаются также в методике составления материального баланса для их производства.

3.2.2. Расчет состава автоклавных ячеистобетонных изделий производится по «Инструкции по изготовлению изделий из ячеистого бетона СН-277-80» [10].

Исходные данные для расчета.

Средняя плотность бетона в сухом состоянии ρ_б, кг/м³;

Активность применяемой извести А_из, %;

Доля цемента в смешанном известково-цементном вяжущем п.

Водотвердое отношение В/Т;

Удельный (абсолютный) объем сухих материалов W, л/кг.

Расход сырьевых материалов на 1 м³ ячеистого бетона рассчитывается по [10] в следующей последовательности.

1) В зависимости от вида применяемого автоклавного вяжущего (от количества содержащегося в нем оксида кальция, способного связывать кремнезем в гидросиликатыкальция при автоклавной обработке) по табл. 4 [10] принимается соотношение С между расходом кремнеземистого компонента Р_кр и расходом вяжущего Р_вяж

С = .

Величина С колеблется в следующих пределах.

Для автоклавных ячеистых бетонов на извести и на портландцементе она составляет С _и = 3 – 6 и С _ц = 0,75 – 1,5 соответственно.

Для смешанных известково-цементных вяжущих с долей цемента n отношение кремнеземистого компонента к вяжущему С _с.в находится по формуле

С _с.в.= С _ц n+ С _и (1 – n).

2) Если в исходных данных не приведено значение В/Тформовочной массы, его ориентировочное значение для проектных расчетов принимают по [9, 10] в зависимости от технологии:

В/Т = 0,5 для литьевой технологии изготовления изделий с использованием в качестве кремнеземистого компонента кварцевого песка, В/Т = 0,6 – с использованиемзолы-уноса ТЭЦ;

В/Т = 0,4 для вибротехнологии изделий на песке, В/Т = 0,5 – на золе.

3) Рассчитывается общий расход Р_сух сухих материалов

кг,

где V - заданный объем ячеистого бетона в м³, в расчете принимается равным 1 м³;

К_c–коэффициент, учитывающий увеличение массы сухих материалов после автоклавной обработки вследствие гидратационного присоединения воды, в проектных расчетах принимается равным 1,1.

4) Рассчитывается общий расход вяжущего Р_вяж на 1 м³ изделий

кг.

На практике для большинства ограждающих конструкций из ячеистых бетонов применяется смешанное вяжущее из извести и портландцемента, вводимого для обеспечения надлежащей атмосферо- и морозостойкости в количестве от 0,1 до 0,5 от массы вяжущего. Обозначив долю цемента в вяжущем через n, его расход Р_ц можно вычислить как

Р_ц = Р_вяж n кг,

а расход извести Р_и составит

Р_и = Р_вяж (1 – n) кг.

Учитывая, что реальная активность извести всегда менее 100 % и составляет А_и %, фактический расход ее Р рассчитывается по формуле

кг.

5) Расход Р_к кремнеземистого компонента автоклавного вяжущего рассчитывается по формуле

Р_к = Р_сух – (Р_ц + Р ) кг.

6) Расход воды Р_всоставит

Р_в =Р_сух В/Т кг.

7) Для формирования ячеистой структуры материала вводится порообразователь, чаще всего алюминиевая пудра, расход которой Р_п рассчитывается по формуле

,

где П_г– пористость, которую должен создать газообразователь, чтобы снизить среднюю плотность материала до заданного значения. Она рассчитывается по формуле

,

где W - удельный (абсолютный) объем сухих материалов в л/кг, принимается равным 0,34 в случае использования в качестве кремнеземистого компонента кварцевого песка и 0,42 – 0,48 для золы-уноса ТЭЦ и шлаков

α – коэффициент использования порообразователя, в проектных расчетах принимается равным 0,85;

К - удельное газообразование, л/кг, рассчитывается из уравнения химической реакции газообразования

м.м.54	V =3·22,4 л

и составляет для нормальных условий (н.у.)

Поскольку реально газообразование (вспучивание) проходит не при нормальных условиях, а при температуре t ºСформовочной массы, принимаемой по [14] исоставляющей, в частности, для смешанного вяжущего 40 ºС, величина Кпересчитывается по закону Гей-Люссака

.

Кроме того, поскольку алюминиевая пудра покрыта пленкой парафина, для ее равномерного распределения по ячеистобетонной смеси и придания смачиваемости вводится поверхностно-активное вещество (ПАВ) из расчета 5 % от массы алюминия, а для приготовления водно-алюминиевой суспензии вводится вода из расчета 20 в.ч. на 1 в.ч. алюминия.

Результаты расчета необходимо свести в таблицу расхода сырьевых материалов на 1 м³ ячеистого бетона.