Выбор технологии производства автоклавного газобетона:ударная или литьевая

УДК 666.973.6

А.А. ВИШНЕВСКИЙ1, канд. техн. наук; Г.И. ГРИНФЕЛЬД2, инженер

1 «ПСО «Теплит» ООО

2 Национальная ассоциация производителей автоклавного газобетона

Выбор технологии производства автоклавного газобетона: ударная или литьевая

Рассмотрены история и текущий этап развития двух технологий производства автоклавного газобетона: литьевой и ударной. Показано, что в настоящее время основной объем автоклавного газобетона в России производится по литьевой технологии, и эта доля имеет тенденцию к медленному росту. Вместе с тем отмечено, что характеристики готовых изделий, произведенных по различным технологиям, не имеют принципиальных отличий, однозначно указывающих на технологию производства (за исключением однородности пор и послеавтоклавной влажности). Сделан вывод о наличии у каждой из технологий особенностей, которые могут быть описаны как достоинства и недостатки по отдельности, но при комплексном сравнении не позволяют сделать вывод вне привязки к особенностям сырьевой базы и технологических традиций. По состоянию на сегодня спор о преимуществах двух технологий носит в основном субъективный характер.

Ключевые слова: автоклавный газобетон, технология производства, газобетонные изделия, автоклавирование.

A.A. VISHNEVSY1, Candidate of Sciences

1 PSO «Teplit», OOO

2 National Association of Autoclaved Aerated Concrete Producers

Choice of Production Technology of Autoclaved Cellular Concrete: Impact Or Molding

The history and current stage of development of two technologies of autoclaved aerated concrete manufacturing, molding and impact, are considered. It is shown that at present, basic volume of autoclaved aerated concrete in Russia is produced with the use of the molding technology, and this proportion tends to slow increase. However, noted that characteristics of ready-made articles produced with using different technologies don't have principal differences, clearly indicating the manufacturing technology (except for homogeneity of pores and after-autoclaved humidity). It is concluded that each technology has its own features which can be described as advantages and disadvantages separately, but the comprehensive comparison does not allow us to make a conclusion without any relation to the features of the resource base and technological traditions. At present, the dispute about the benefits of both technologies is essentially subjective in nature.

Keywords: autoclaved aerated concrete, manufacturing technology, gas concrete products, autoclaving.

Введение

Классическая технология производства автоклавного газобетона (АГБ), получившая распространение в Европе в начале ХХ в., предусматривала вспучивание пластической смеси извести, цемента, песка и газо-образователя без механических воздействий. Литьевую технологию использовали как первые заводы Ytong и Siporex, так и предприятия, которые появились позже [1]. В конце 1950-х гг. группой советских ученых для интенсификации формования было предложено вибрировать газобетонную смесь во время ее вспучивания. Это дало возможность несколько снизить водо-твердое отношение (В/Т), в результате чего ускорилось созревание массивов и уменьшилась влажность газобетона [2]. Наконец в 1980-е гг. специалисты НИПИсиликатобетона, ВНПО «ВНИИСТРОМ», Рижского политехнического института и Московского инженерно-строительного института предложили использовать ударные воздействия при формовании газобетонной смеси [3]. По мнению разработчиков, ударные импульсы с частотой 50—150 мин- приводили к кратковременному разжижению смеси, что интенсифицировало ее вспучивание и давало возможность использовать смеси с пониженным В/Т (до 0,32). Это, в свою очередь, еще в большей степени, чем при вибрации, сокращало период предварительного твердения массивов и уменьшало послеавтоклавную влажность изделий [4].

Несмотря на то что с момента создания ударной технологии прошло уже более 30 лет, в оценке ее эффективности нет единого мнения. Так, авторы работы [5] утверждают, что применение ударной технологии позволяет сократить расход сырья (цемента на 20—30%, извести на 10—15%, газообразователя на 5—10%); снизить количество литьевых форм (в два

раза) и количество камер созревания; уменьшить энергозатраты на помол песка и автоклавирование; повысить прочность (на 25—40%) и снизить отпускную влажность АГБ (до 25%). В то же время опыт заводов «Аэрок» показывает, что при сравнении двух технологий для литьевой — расход вяжущих снижается на 18%, газообразователя — на 30%, а прочность и морозостойкость полученного газобетона выше аналога, произведенного по ударной технологии [6]. Более низкую морозостойкость газобетона, произведенного по ударной технологии, зафиксировали и авторы работы [7], исследовавшие продукцию различных белорусских производителей АГБ.

Кроме того, в отрасли сформировались некоторые стереотипы, не имеющие определенного авторства. Например, что при ударной технологии нецелесообразно применять добавку гипса. Или что в настоящее время наметилась устойчивая тенденция отказа от ударной технологии и переход на литьевую. Или что выпуск изделий пониженной прочности возможен только по литьевой технологии...

Статистическое исследование НААГ

Технический комитет Национальной Ассоциации производителей автоклавного газобетона (НААГ) принял решение внести вклад в развитие данных споров и провели исследование рынка АГБ с целью оценки причин, по которым предприятия используют ту или иную технологию формования, а также определения доли литьевой и ударной технологии на российских предприятиях. Исследование проводилось в рамках Анализа рынка АГБ-2014. Данные собирались путем опроса производителей АГБ [8].

Как показали исследования, по меньшей мере четыре предприятия в последнее время отказались от ис-

4

август 2015

iA

Рис. 1. Образцы газобетона, произведенные по литьевой (слева) и ударной технологии

Таблица 1

Количество заводов

Тип линии Литьевая технология Ударная

Вибрация Без вибрации технология

Импортные 19 16 13

Отечественные 3 9 6

Все 22 25 19

пользования ударных воздействий. Часть предприятий пошла на этот шаг из-за того, что газобетон, произведенный по данной технологии, имеет крупные поры (раковины), что снижает конкурентность продукции. Опыт показал, что такие поры не влияют на прочностные характеристики АГБ и ухудшают его внешний вид (рис. 1). Однако часто наличие крупных пор интерпретируется как дефект газобетона, в том числе и со стороны конкурентов, использующих литьевую технологию.

Опыт «ПСО «Теплит». Другие производители отказались от ударов из-за проблем с ударными столами и повышенным износом форм. В этой связи интересен опыт ООО «ПСО «Теплит». Первые три года в своей работе Березовский завод использовал ударную технологию формования [9]. Однако неудачная конструкция ударных столов предопределила сложности в работе. Подъем формы осуществлялся не по всей плоскости, а на шести опорах. При этом крайняя часть формы повисала консольно. Из-за этого при ударных воздействиях происходила деформация формы (днище отходило от бортов), вследствие чего существенно нарушалась герметичность.

На ударных столах выходил из строя карданный вал, приводящий в действие кулачковый механизм, что вело к частым остановкам на ремонт, который осложнялся стесненными условиями. В результате этого в каждую остановку ремонтный персонал проводил многочисленные мероприятия по восстановлению работоспособности оборудования. Все попытки исправить ситуацию (усиление форм, подбор уплотнений, замена кулачкового механизма вращения на пневмоподушки и др.) не привели к существенным изменениям — формы текли, оборудование требовало постоянного ремонта и чистки.

Также проблемой было и приготовление смеси. Традиционный смеситель Wehrhаhn не обеспечивал качественного перемешивания жестких смесей. Проблема усугублялась тем, что по технологии в качестве кремнеземистого компонента используется зола-уноса, а значит, количество сухих компонентов увеличивалось (до 2—2,5 т), что усложняло их усреднение. Потребовались многочис-

ленные конструктивные изменения (замена лопасти, установка отбойных плит, изменение скорости вращения вала и др.) для обеспечения достаточной однородности смеси.

Отказ от ударных воздействий произошел неожиданно. Во время очередной поломки одного из ударных столов выяснилось, что массивы могут подниматься и без ударных воздействий, если немного увеличить расход воды и алюминия, отправить массив на созревание после определенной выдержки (3—5 мин) на ударном столе. Сравнение основных свойств газобетона, произведенного с ударами и без (плотность и прочность), не выявило каких-либо различий — по обеим технологиям газобетон марки D500 имел класс по прочности В3,5. Позже не было обнаружено отличий и в остальных свойствах (морозостойкость, усадка, теплопроводность). Изменился только коэффициент вариации, который для продукта, произведенного по литьевой технологи, немного снизился (с 15 до 9).

Из технологических параметров за счет увеличения расплыва повысилось время «выстойки» с 50—60мин до 80—90 мин. Однако имеющийся парк форм позволял обеспечить требуемую производительность. Остальные параметры процесса, в том числе и режим автоклавной обработки, остались прежними.

В итоге для перехода с ударной на литьевую технологию потребовалось увеличить В/Т с 0,52 до 0,55 и повысить расход А1 с 0,4 до 0,5 кг/м3. При этом увеличилось время «выстойки» массивов, тогда как свойства значительным образом не изменились [11]. Зато облегчилась работа ремонтным службам и значительно сократился объем чистки оборудования.

В описанном примере литьевая технология позволила оптимизировать производство за счет сокращения ремонтно-профилактическихработ. Однако необходимо понимать, что приведенные данные во многом субъективны и касаются конкретного предприятия и установленного на нем оборудования. Другие заводы продолжают использовать ударные воздействия. Даже в том же объединении «Теплит» существует второй завод — в Рефтинском, который вот уже 25лет успешно использует ударную технологию формования массивов. Как это удается, и чем ударная технология привлекает производителей ?

Как показали исследования НААГ, главным аргументом в пользу ударной технологии производители, как и разработчики, называют более низкое В/Т. Это позволяет сократить время «выстойки» (в 1,5—2 раза) и уменьшить парк форм. Особенно это важно, если предприятие использует кремнеземистый компонент с повышенной водопотребностью (мелкая зола-уноса или песок с повышенным содержанием глинистых частиц).

Следующей причиной является более высокая скорость процесса, при которой подъем массива заканчивается уже к 10-й мин. Это позволяет технологу быстрее узнать о проблемах с подъемом (просадка, вскипание, недостаточный подъем и т. п.), а значит, оперативнее вносить корректировки и тем самым снижать выпуск некондиции. При литьевой технологии подъем может растянуться до 40 мин и за это время уже будет залито значительное количество форм.

fj научно-технический и производственный журнал

август 2015

Таблица 2

Технология формования Доля продукции в общем выпуске предприятий, использующих данную технологию формования, % Усредненная плотность всего АГБ, выпущенного по данной технологии, кг/м3

D300 D400 D500 D600 D700 D800

Литьевая 0,62 10,81 65,01 22,04 1,44 0,08 512

Ударная 0,09 2,44 72,79 23,94 0,74 0 523

Ударная технология дает дополнительный рычаг управления вспучиванием массива — это время и амплитуда ударных воздействий. Если получился густой замес или смесь плохо поднимается, есть возможность ее «раскачать», меняя время и амплитуду колебаний. Это также позволяет снизить количество некондиции.

Среди других причин производители отмечают большую стабильность процесса, меньший расход сырья, возможность обеспечения более высокой температуры твердения массива и др. Наряду с преимуществами производители АГБ указывают и на некоторые недостатки. Это и значительные затраты на поддержание ударных столов в исправном состоянии, и проблемы с перемешиванием смеси (особенно повышенных плотностей). А вот проблема с негерметичностью и из-носами форм на большинстве заводов решена, как правило, за счет использования импортных форм и уплотнений.

При этом, как показал опрос, многие заводы, использующие ударные воздействия, все-таки проводят эксперименты по переходу на литьевую технологию. Преследуются различные цели: оптимизация расходов на ремонт, уход от больших пор в газобетоне, стремление следовать (как считается) новым веяниям и др. Однако переход на литьевую технологию сопровождается увеличением времени «выстойки» массивов, а это приводит к снижению производительности. На этом эксперименты заканчиваются и производство возвращается на прежнюю технологию.

Важным результатом подобных экспериментов является то, что, по словам технологов, существенных изменений в свойствах АГБ при переходе с одной технологии на другую не происходит. Исключением является только послеавтоклавная влажность, которая по литьевой технологии увеличивалась на 5—7%. По остальным характеристикам газобетон не имел значительных отличий.

Опрос участников рынка показал, что выбор той или иной технологии во многом предопределяется традициями, сложившимися на конкретном предприятии. Зачастую производители приводили одну и ту же аргументацию в пользу различных технологий (напри-

мер, сниженный расход сырья или лучшая управляемость процессом), что делало анализ достаточно субъективным.

Совокупные данные по отрасли следует считать более объективным показателем. Выявлено, что 68% от общего выпуска АГБ в 2014 г. произведено по литьевой технологии. Что касается производителей, то 2/3 из их числа применяют литьевую технологию формования массивов (табл. 1). Почти половина из этого числа предусматривают кратковременную вибрацию смеси после ее выгрузки. Ударную технологию используют около трети предприятий отрасли. В большей степени это заводы с импортными технологическими комплексами, такие как Masa-Henke (всего шесть заводов), Wehrhahn (пять заводов) и др.

Анализируя продукцию, выпущенную по различным технологиям формования (табл. 2), можно увидеть, что камни пониженной плотности (300—400 кг/м3) в основном производят по литьевой технологии. В результате средняя плотность всего газобетона, выпущенного по литьевой технологии, составляет 512 кг/м3, тогда как продукт ударной технологии имеет среднюю плотность 523 кг/м3.

Исследования НААГ позволили установить, что большая часть российских заводов по производству АГБ использует сульфатсодержащую добавку (табл. 3, рис. 2). Однако гипс применяют не только на заводах с литьевой технологией формования: 11 из 19 заводов, работающих по ударной технологии, используют различные разновидности гипса. Как отмечают технологи, применение гипса в ударной технологии обусловлено необходимостью замедлить гашение извести, а также повысить прочность АГБ.

Наконец, исследования показали, что заводы, введенные в эксплуатацию в последние годы, используют литьевую технологию формования. В последний раз завод по ударной технологии запускался в 2012 г. Таким образом, в определенной степени можно признать факт сокращения темпов распространения ударной технологии.

Заключение

Выявлено, что основной объем российского газобетона производится по литьевой технологии. Доля газо-

Рис. 2. Доля газобетона, выпущенного с различной сульфатсодержащей добавкой в 2014 г.

Таблица 3

Тип линии Количество заводов

Применяющих сульфатсодержащую добавку Не применяющих сульфатсодержащую добавку

Природный гипс CaSO4x2H2O Строительный гипс CaSO4x0,5H2O Ангидрит CaSO4

Импортные 28 5 4 10

Отечественные 2 4 0 13

Все 30 9 4 23

август 2015

6

бетона, выпущенного по ударной технологии, составляет 32%. При этом говорить об отказе от ударных воздействий или хотя бы о планах по переходу на литьевую технологию не приходится. Заводы, имеющие ударные столы, сохраняют приверженность выбранной технологии, опираясь на ее преимущества: пониженное во-дотвердое отношение, ускоренное время вспучивания и созревания массивов, возможность регулирования подъема. А в тех единичных случаях, когда переход на литьевую технологию происходил, основной причиной этого были не технологические проблемы, а наличие крупных пор и недостатки имеющегося оборудования. Вместе с тем в последние годы среди введенных в эксплуатацию производств нет заводов, использующих ударную технологию.

Изменение технологии формования не приводит к существенным изменениям свойств АГБ. Прочность, морозостойкость, усадка при высыхании и теплопроводность при замене технологии практически не меняются. Исключение составляет лишь послеавтоклавная влажность газобетона, которая при переходе на литьевую технологию увеличивается на 5—7%.

Список литературы

1. Автоклавный ячеистый бетон / Пер. с англ. / Ред. совет: Г. Бове (пред.) и др. М.: Стройиздат, 1981. 88 с.

2. Хигерович М.И., Меркин А.П. Интенсификация изготовления ячеистых бетонов путем применения вибрирования. М.: Стройиздат, 1961. 16 с.

3. Сажнев Н.П., Домбровский А.В., Новаков Ю.А. и др. Ударная технология формования // Сборник материалов и информации постоянной комиссии СЭВ по сотрудничеству в области строительства. ИСИ, 1983. № 2 (73).

4. Сажнев Н.П., Гончарик В.Н., Гарнашевич Г.С., Соколовский Л.В. Производство ячеисто-бетонных изделий: теория и практика. Мн.: Стринко, 1999. 284 с.

5. Сажнев Н.П., Сажнев Н.Н. Энергосберегающая ударная технология производства ячеисто-бетон-ных изделий и конструкций // Будiвельнi матерiа-ли вироби та саштарна техшка. 2009. № 32. С. 102-106.

6. Рудченко Д.Г. Некоторые пути повышения качества, энергосбережения и экономии сырьевых материалов на заводах AEROC // Сборник докладов VI научно-практической конференции «Ячеистые бетоны в современном строительстве». СПб., 2009. С. 36-42.

7. Крутилин А.Б., Рыхленок Ю.А., Лешкевич В.В. Теплофизические характеристики автоклавных ячеистых бетонов низких плотностей и их влияние на долговечность наружных стен зданий // Инженерно-строительный журнал. 2015. № 2. С. 46—55.

8. Вишневский А.А., Гринфельд Г.И., Смирнова А.С. Анализ рынка АГБ 2014 // Строительные материалы. 2015. № 6. С. 52-54.

9. Вишневский А.А., Левченко В.Н. Производство изделий из автоклавного газобетона на основе золы-уноса в условиях ООО «Рефтинское объединение «Теплит» // Белорусский строительный рынок. 2006. № 9-10. С. 10-12.

10. Вишневский А.А., Бовыкин И.А. Производство автоклавного газобетона пониженной плотности // Сборник докладов научно-практической конференции «Современный автоклавный газобетон». Краснодар. 2013. С. 106-109.

Заводы с литьевой технологией в общей массе выпускают более легкую продукцию: усредненный показатель плотности для литьевой технологии составляет 512 кг/м3, а для ударной — 523 кг/м3. При этом есть несколько заводов, выпускающих газобетон пониженной плотности ^300 и D400) и по ударной технологии.

Гипсовую добавку использует большая часть российских производителей АГБ вне зависимости от способа формования. Таким образом, мнение о том, что при ударной технологии использование гипса нецелесообразно, не подтверждается практикой.

В заключение следует отметить, что спор о том, какая технология лучше, не является конструктивным. Как показали проведенные исследования, каждая технология имеет свои преимущества и недостатки и каждая технология имеет право на применение. Вопрос выбора способа формования — это вопрос конкретного предприятия, зависящий от сырьевой базы, оборудования и традиций, сложившихся на данном предприятии. Взвесив все плюсы и минусы, можно ответить на вопрос о целесообразности использования той или иной технологии формования в условиях данного предприятия.

References

1. Avtoklavnyy yacheistyy beton [Autoclaved aerated concrete]. Trans. from English / Ed. Board: G. Bove and others. Moscow: Stroyizdat. 1981. 88 p.

2. Khigerovich M.I., Merkin A.P. Intensifikatsiya izgotov-leniya yacheistykh betonov putem primeneniya vibrirovaniya. [Intensification of production of cellular concrete by applying vibration]. Moscow: Stroyizdat. 1961. 16 p.

3. Sazhnev N.P., Dombrovskii A.V., Novakov Yu.A. i dr. Shock molding technology. The collection of materials and information CMEA Standing Commission on Cooperation in the field of construction. ICI. 1983. No. 2 (73). (In Russian).

4. Sazhnev N.P., Goncharik V.N., Garnashevich G.S., Sokolovskiy L.V. Proizvodstvo yacheistobetonnykh izdelii: teoriya i praktika. [Production of cellular concrete products: Theory and Practice] Minsk: Strinko. 1999. 284 p.

5. Sazhnev N.P., Sazhnev N.N. Energy-saving technology of cellular concrete impact of products and designs. Budivel'ni materiali virobi ta sanitarna tekhnika. 2009. No. 32, pp. 102-106. (In Ukraine).

6. Rudchenko D.G.Some ways to improve the quality of energy saving and cost of raw materials in factories AEROC. Proceedings of the VI scientific-practical conference "Cellular concrete in modern construction". 2009. St.-Petersburg, pp. 36-42. (In Russian).

7. Krutilin A.B., Rykhlenok Yu. A., Leshkevich V.V. Thermal characteristics of autoclaved aerated concrete of low densities and their impact on the durability of the exterior walls of buildings. Inzhenerno-stroitel'nyi zhurnal. 2015. No. 2 (54), pp. 46-55. (In Russian).

8. Vishnevsky A.A., Grinfel'd G.I., Smirnova A.S. Production of Autoclaved aerated concrete in Russia. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 6, pp. 52-54. (In Russian).

9. Vishnevskii A.A., Levchenko V.N. Manufacture of auto-claved aerated concrete based on fly ash in terms of LLC "Reftinskaya association "Teplit". Belorusskiy stroitel'nyi rynok. 2006. No. 9-10, pp. 10-12. (In Russian).

10. Vishnevskiy A.A., Bovykin I.A. Production of low density of autoclaved aerated concrete. Proceedings of the scientific-practical conference "Modern autoclaved aerated concrete". Krasnodar. 2013, pp. 106-109. (In Russian).

август 2015

7