СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЯЧЕИСТОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD FOR PRODUCING CELLULAR CONCRETE PRODUCTS

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к способам изготовления ячеистобетонных изделий.
Известен способ изготовления ячеистых гипсобетонных изделий [Авторское свидетельство СССР №1357400, кл. С04В 40/00, 1986], включающий приготовление теста, укладку его в форму, вибрацию и воздействие вакуума на смесь в пределах 0,092-0,096 МПа в течение 80-90 с, а затем выдержку в вакууме до фиксации полученной структуры.
Недостаток известного способа изготовления ячеистых гипсобетонных изделий заключается в низких физико-механических характеристиках и неравномерной пористой структуре материала из-за длительной вакуумной обработки и использовании для фиксации образовавшейся ячеистой структуры быстротвердеющего вяжущего.
Наиболее близкими к заявленному техническому решению принятому за прототип, является способ изготовления ячеистобетонных изделий [Патент РФ №2035295, кл. В28В 1/50, 1995], включающий приготовление смеси, укладку ее в форму и вакуумирование до момента фиксации образовавшейся структуры, определяемой по прекращению увеличения объема смеси, при этом вакуумирование, во время которого осуществляется вибрирование, ведется при температуре смеси 60-90°С. Недостатками данного способа являются низкие физико-механические характеристики и неравномерная пористая структура. Кроме того, этот наиболее близкий к заявленному изобретению способ изготовления ячеистых бетонных изделий недостаточно эффективен, т.к. для получения ячеистых изделий расходуется большое количество электроэнергии для прогрева смеси до температуры 60-90°С.
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: приготовление смеси, укладка ее в форму и вакуумирование, во время которого осуществляется вибрирование, до момента фиксации образовавшейся структуры, определяемой по прекращению увеличения объема смеси.
Изобретение направленно на создание ячеистобетонных изделий с высокими физико-механическими характеристиками, меньшими усадочными деформациями и равномерной пористой структурой, при изготовлении которых расходуется минимальное количество энергоресурсов.
Это достигается тем, что способ изготовления ячеистобетонных изделий включает приготовление смеси, укладку ее в форму и вакуумирование, во время которого осуществляется вибрирование, до момента фиксации образовавшейся структуры, определяемой по прекращению увеличения объема смеси. При этом температура воды для приготовления смеси составляет 58-60°С, вакуумирование ведется при температуре смеси 40-42°С в момент заливки ее в форму, нагретую до температуры 54-56°С.
Проведенный анализ известных способов изготовления ячеистобетонных изделий, при котором температура воды для приготовления смеси составляет 58-60°С,  вибровакуумирование проводится при температуре смеси 40-42°С в момент заливки ее в форму, нагретую до температуры 54-56°С, позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого способа критерию «новизна».
Сравнение заявляемых решений не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники не подтвердило наличие в последних признаков, совпадающих с их отличительными признаками, или признаков, влияющих на достижение указанного технического результата. Это позволило сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».
Характеристика используемых компонентов:
1. Портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Н, производимый в ОАО «Белгородский цементный завод», нормальная густота – 24,5%, сроки схватывания: начало 2-25 час-мин, конец 4-00 час-мин, прочность при сжатии 53 МПа;
3,
3
2. Песок кварцевый немолотый Белгородского карьера, плотность 2460 кг/м модуль крупности 1,1-1,6, насыпная плотность 1360 кг/м;
3. Водопроводная вода.
Приготовленная смесь оптимального состава укладывалась в форму размером 10×10×10 см на 60% объема формы. При проведении испытаний использовались разогретые сырьевые материалы, чаша и формы. Форма со смесью помещалась в лабораторную вибровакуумную установку, включающую вибростол, вакуумкамеру, вакуумнасос и вакуумметр.
После кратковременного вибрирования смеси в течение 10-15 с и приобретения ее вязко-пластичного состояния при нулевом вакууме в вакуумкамере постепенно создавалось требуемое разряжение с помощью вакуумнасоса до момента прекращения увеличения объема смеси. После фиксации объема смеси в форме вакуум снимали, определяли плотность и прочность на сжатие приготовления смеси. Температура воды затворения, смеси, формы, прочность смеси и средняя плотность образцов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Физико- механические свойства ячеистобетонных изделий
Пример
Температура воды затворения, °С
Температура смеси, °С
Температура формы,°С
Средняя плотность ρ<sub>с, </sub>кг/м<sup>3</sup>
Прочность на сжатие, МПа
Прототип
75
75
75
890
1,489
Предлагаемый
1
50
34
54
600
1,7
2
55
37
54
550
1,6
3
58
40
54
430
1,95
4
60
42
56
455
2,04
5
60
42
58
440
1,65
6
70
45
54
450
1,5
Согласно данным таблицы 1, при  вибровакуумном способе изготовления образцов температура воды затворения 58-60°С, температура смеси 40-42°С в момент заливки ее в форму, нагретую до 54-56°С является оптимальной, позволяющей получать ячеистобетонные изделия с наилучшими физико-механическими характеристиками и равномерной пористой структурой. При повышении температуры процессы гидратации цемента и накопления первичных тонкодисперсных продуктов гидратации, являющиеся причиной увеличения значений реологических свойств газобетонной смеси, протекают более интенсивно. Однако при параметрах способа меньше нижнего граничного значения (пример 1, 2) вспучивание происходит медленнее, чем схватывание, поэтому пузырьки газа локализуются, образуя неоднородный материал с нарушенной структурой. В связи с этим получался газобетон с повышенной средней плотностью и пониженной прочностью.
Дальнейшее повышение температуры смеси и формы (пример 3, 4) позволяло ускорить процесс вспучивания смеси, за счет чего плотность материала уменьшается и возрастает пластическая прочность.
При параметрах способа больше граничного значения (пример 5, 6) прочность на сжатие ячеистого бетона уменьшается. Это объясняется тем, что с повышением температуры вяжущее гидратируется и связывается очень быстро, а газ, улетучиваясь, начинает частично разрушать уже сформированную и начинающую твердеть макроструктуру ячеистого бетона, за счет чего происходит усадка формовочной смеси. Кроме того, макроструктура нарушается и парами, создающимися при высокой температуре формовочной смеси. Микротрещины и сообщающиеся поры уменьшают прочность ячеистого бетона.
За счет того, что  температура воды для приготовления смеси составляет 58-60°С, вакуумирование смеси производят при температуре 40-42°С в момент заливки ее в форму, нагретую до температуры 54-56°С, получается ячеистобетонное изделие с наилучшими физико-механическими характеристиками и равномерной пористой структурой, расходуя при этом минимальное количество энергозатрат.