СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕАВТОКЛАВНЫХ ПЕНОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD TO MANUFACTURE NON-AUTOCLAVE CONCRETE FOAM PRODUCTS

Изобретение относится к строительству, а именно к технологии изготовления пенобетонных строительных изделий, например стеновых блоков.
Известен способ изготовления пенобетона путем смешивания раздельно приготовленных растворной смеси и пены, образующей воздушные ячейки. Растворную смесь получают из вяжущего (цемента или воздушной извести), кремнеземистого компонента и воды. Пену приготавливают из водного раствора пенообразователей, содержащих поверхностно-активные вещества. Затем, после гомогенизации пены с растворной смесью, полученную массу укладывают в форму и оставляют в нормальных условиях до набора распалубочной прочности, которая достигается через 72-168 часов (см. Г.И.Горчаков, Ю.М.Баженов. "Строительные материалы". М.: Строиздат. 1986 г., с.309).
Недостатками данной технологии являются отсутствие возможности получить изделия с низкой плотностью, а также медленная скорость гидратации вяжущего и, как следствие, увеличение времени технологического цикла производства неавтоклавных пенобетонных изделий.
С целью устранения этих недостатков известен способ, имеющий в технологической цепочке тепловлажностную обработку отформованных изделий при температуре 85±5°С продолжительностью 11 часов (СН 277-80).
Указанный способ изготовления изделий не эффективен, т.к. сопровождается повышенными затратами энергии на тепловую обработку находящихся в форме изделий и значительной длительностью технологического цикла производства. Из-за низкой теплопроводности пропариваемой массы и неравномерного прогрева, в ней возникают внутренние напряжения. Кроме того, использование данного способа требует большого расхода металла вследствие низкой оборачиваемости форм.
Наиболее близким к предлагаемому способу обработки пенобетонных смесей является способ непрерывной обработки бетонной смеси электрическим током перед укладкой в форму или опалубку, заключающийся в разогреве бетонной смеси электрическим током до 70-100°С и одновременном вибрировании. По данному способу бетонную смесь одновременно с разогревом и вибрированием подвергают воздействию избыточного давления до 0,01-0,02 МПа, которое создается в основном за счет гидростатического давления вышележащего объема бетонной смеси, а также за счет увеличения в объеме паровоздушной фазы при форсированном (в течение 1-3 мин) разогреве смеси (Малодушев А.А. Электроразогрев пенобетонной смеси непосредственно перед укладкой в дело: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - Санкт-Петербург, 2000 г. - 25 с.). Наличие избыточного давления в сочетании с вибрацией, которая способствует дефлокулизации и диспергации зерен цемента, обеспечивает большее проникновение влаги в зерно цемента через вновь обнажающиеся поверхности и, как результат, вовлечение "в работу" большой массы цемента на ранних стадиях твердения бетона. В соответствии с данным способом время набора распалубочной прочности сокращается до 20-25 часов.
Однако недостатком данного способа является тот момент, что одновременно с повышением температуры формуемой массы влагосодержание остается неизменным и энергия расширяющегося воздуха, содержащегося в пеномассе, расходуется нерационально. Помимо этого применение вибрационных устройств значительно усложняет технологический процесс и оказывает отрицательные воздействия на персонал и окружающую среду.
Целью изобретения является значительное сокращение технологического процесса производства с одновременным повышением прочности и теплофизических свойств изделий.
Поставленная цель достигается принудительным уплотнением минеральных компонентов межпоровых перегородок (и дисперсного наполнителя), а также выжиманием физически связанной воды затворения из смеси.
Способ осуществляется следующим образом.
В специальную жесткую перфорированную форму укладывается на полный объем пенобетонная масса. Далее форму закрывают крышкой, создавая замкнутый объем, и подключают к сети переменного тока через электроды, расположенные на двух противоположных сторонах формы. Масса подвергается электропрогреву током промышленной частоты 50 Гц при напряжении 50-80 В в течение 15-20 мин. После электрообработки изделие выдерживается в течение 40-60 мин для снятия температурных напряжений и набора структурной прочности. Затем следует распалубка, после чего прогретое до 60°С изделие на поддоне поступает на дальнейшую тепловую обработку.
Равномерный электропрогрев массы по всему объему осуществляется до 55-65°С. Воздушные пузырьки, заключенные в пеномассе, увеличиваясь в объеме, создают внутреннее избыточное давление (до 0,08 МПа), выжимающее через перфорацию формы механически связанную воду и уплотняющее изделие на эквивалентную отжатой влаге величину объема. В результате избыточного давления в замкнутом объеме частицы минерального компонента сближаются, способствуя более высоким показателям прочности межпоровых перегородок. Помимо этого, в результате данного воздействия примерно в 1,5 раза снижается капиллярная пористость изделий.
Механическое выжимание влаги из формовочных масс при электропрогреве через перфорацию формы снижает время последующего пропаривания изделия без формы на поддоне, кроме того, изделие после распалубки имеет температуру около 60°С, что исключает стадию его нагрева в пропарочной камере, сокращая, тем самым, время тепловлажностной обработки и энергозатраты, а также интенсифицирует процесс гидратации вяжущего.
Электропрогрев в течение 15-20 мин является оптимальным для получения качественных изделий с высокой прочностью межпоровых перегородок.
При электропрогреве в течение меньшего времени (менее 15 мин) пузыри воздуха не достигают максимально возможного размера. Это ведет к недостаточному уплотнению изделия.
Электропрогрев более 20 мин нецелесообразен из-за образования пара и разрушения структуры изделий вследствие коалесценции пор.
Примеры осуществления способа
3
Пример 1. Приготавливают техническую пену на белковом пенообразователе FoaminC. Доводят ее кратность до 15 следующего состава (на 1 м пенобетонной смеси): вода для приготовления пены - 17 л, пенообразователь - 0.9 кг. Отдельно готовят растворную смесь следующего состава: цемент М500Д0 - 320 кг, вода - 112 л. Затем смешивают пену с растворной смесью до полной гомогенизации. Полученную массу заливают на полный объем в перфорированную форму с электродами на 2-х противоположных гранях, закрывают крышкой, подводят к пластинчатым электродам переменный ток 50 Гц и осуществляют электропрогрев в течение 15-20 мин при напряжении 50-80 В. После электрообработки изделие выдерживается в течение 40-60 минут для снятия температурных напряжений и набора структурной прочности. После распалубки изделие с температурой не более 60°С подается на пропаривание на поддоне, которое продолжается в течение 4-8 часов.
Пример 2. Приготовление смеси происходит в турбулентно-кавитационном смесителе в соответствии с документацией на оборудование. Затем то же, что и в Примере 1. В таблице приведено сравнение свойств предлагаемых изделий из пенобетона с известными.
Свойства
Известные
Предлагаемые
Средняя плотность, кг/ м<sup>3</sup>
Теплоизоляционный пенобетонКонструкционно-теплоизоляционный пенобетон
300-500 700-1100
200-300 500-800
Предел прочности при сжатии, МПа
Теплоизоляционный пенобетонКонструкционно-теплоизоляционный пенобетон
0,25-1,1 2,5-3,9
0,35-1,2 2,6-4.0
Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, Вт/м°С
Теплоизоляционный пенобетонКонструкционно-теплоизоляционный пенобетон
0,07-0,12 0,18-0,35
0,05-0,09 0,13-0,28
Время на производство изделий от укладки смеси до набора отпускной прочности, ч
72-168
10-16