Проблемы долговечности автоклавного газобетона

В. В. Бабков, Д. В. Кузнецов, Р. Р. Сахибгареев, А. Е. Чуйкин, Р. К. Халимов, А. М. Гайсин

Проблемы долговечности автоклавного газобетона

Уфимский государственный нефтяной технический университет 450080, г. Уфа, ул. Менделеева, 195; тел./факс (3472) 28-22-00

Установлены необходимые условия долговечности автоклавных бетонов. Показано, что обеспечение воздухостойкости ячеистобетонных изделий автоклавного твердения на основе известково-кремнеземистых вяжущих гарантируется наличием в их структуре гидросиликатов повышенной основности и свободной извести. Снижению прочности газобетонных блоков автоклавного твердения способствуют влажностная и карбонизационная усадки, градиент влажности и карбонизации материала по толщине.

Ключевые слова: автоклавный газобетон, долговечность, карбонизация, объемные изменения, перекристаллизация, гидросиликаты кальция.

В практике производства и применения автоклавных газобетонных изделий на основе известково-кремнеземистых вяжущих в наружных стенах, что стало в последние годы особенно актуальным в связи с повышением требований к теплозащите ограждающих конструкций зданий, практически не уделяется необходимого внимания вопросам долговечности таких конструкций. Опыт эксплуатации зданий с подобными стенами, не превышающий 50 лет, относительно короток и не дает ответа на поставленный вопрос.

Автоклавный газобетон в составе наружной стены эксплуатируется при весовой влажности 3—12 %. В таких условиях структура бетона со средней плотностью 400—700 кг/м3 имеет большой объем «резервной» пористости, что делает этот материал морозостойким и снимает вопрос о снижении долговечности в связи с недостаточной морозостойкостью 1,2.

Оптимизация технологии производства автоклавных стеновых изделий, как отмечает Е. С. Силаенков 1, основывается на единственном критерии — максимальной прочности применительно к конкретной плотности. В соответствии с этим, проектирование составов известково-кремнеземистых вяжущих (ИКВ), применительно к кремнезему определенной дисперсности (3000—5000 см2/г), базируется на минимальном соотношении СаО:БЮ, с формированием в цикле автоклавирования

Дата поступления 14.02.06

низкоосновных гидросиликатов кальция типа ксонотлита (СбБбН*), тоберморита (СзБбЩ) при полном связывании извести. Такая система, в силу высокой общей пористости (75—85 %) и переменного увлажнения, уязвима по воздухостойкости из-за высокой доступности гидросиликатов кальция структурообразующих фаз для углекислого газа воздуха СО2. По различным данным 3, карбонизация атмосферной углекислотой ячеистого бетона протекает во много раз быстрее, чем карбонизация плотных бетонов на цементной основе. Скорость карбонизации составляет в среднем 5—6 мм/год и не уменьшается в поверхностных слоях стены, как это происходит у тяжелых бетонов. Глубокому прониканию СО2 в толщу стены и сравнительно высокой скорости протекания карбонизационных процессов способствует сеть сквозных капилляров и макро-пор, характерных для ячеистых бетонов, пористость которых образована за счет газообразо-вателя.

Согласно литературным данным 4, карбонизация низкоосновных гидросиликатов кальция, преобладающих в автоклавном газобетоне на основе ИКВ с низким С/Б, происходит с перекристаллизацией в карбонаты кальция при выделении кремнекислоты с потерей объема носителя прочности — кристаллической фазы (табл.). Более благоприятным для сохранения прочности и обеспечения долговечности будет растянутый во времени двухстадийный процесс перекристаллизации высокоосновных гидросиликатов кальция частично в низкоосновные гидросиликаты и частично — в кальцит (табл.). Имеющаяся при этом непрогидратиро-вавшая известь также будет перекристаллизо-вываться в СаСО3, при этом объем носителя прочности — кристаллической фазы будет прирастать. На второй стадии перекристаллизации низкоосновных гидросиликатов в карбонаты также будет наблюдаться увеличение объема кристаллической фазы по отношению к исходному объему этой фазы (табл.).

*В составе гидросиликатов приняты следующие обозначения: С — СаО, Б — БО, Н — Н20

Башкирский химический журнал. 2006. Том 13.

4}

Оэ

Т аблица

Результаты расчета объемных изменений в автоклавном газобетоне при карбонизации

Го

Реакции карбонизации Исходные кристаллические фазы до карбонизации Продукты карбонизации Коэф-т изменения объема кристал лической фазы Коэф-т изменения объема всей твердой фазы

Плотность, у, г/см3 Кристаллические Кремниевая кислота

М.м., тх М.м., ту Плотность, у, г/см3 М.м., ту' Плотность, у/, г/см3

1. Са(ОН)2 + С02 => СаСОз + Н20 74.09 2.23 100.09 2.71 - - 1.11 1.11

2.(гиллебрандит) => (ксонотлит) бС.^Нму + 6С02 => С^еН + бСаСОз + 6Н 1159.8 2.64 714.96 600.54 2.69 2.71 - - 1.11 1.11

2. (ксонотлит) С686Н + бСаСОз + 6С02 => 12СаСОэ + 68Ю2 + Н - - 1201.1 2.71 360.54 2.32 1.01 1.36

З.(фошагит) => (ксонотлит) 2С58зН.з + 4С02 => С686Н + 4СаС03 + 5Н 1029.28 2.67 714.96 400.36 2.69 2.71 - - 1.073 1.073

(ксонотлит) С^еН +4СаСОэ + 6С02 => 10СаС03 + 68Ю2 + Н - - 1000.1 2.71 360.54 2.32 0.957 1.36

4.(афвиллит) => (ксонотлит) ЗС382Н.з + ЗС02 => С686Н + +ЗСаСОэ + 8Н 1027.14 2.64 714.96 300.27 2.69 2.71 - - 0.994 0.994

(ксонотлит) С686Н + ЗСаСОэ+ 6С02 => 9СаС03 + 68Ю2 + Н 714.96 2.69 600.54 2.71 360.54 2.32 0.877 1.28

5. (ксонотлит) С686Н + 6С02 => бСаСОз + 68Ю2 + Н 714.96 2.69 600.54 2.71 364.8 2.32 0.834 1.425

6. (риверсайдит) С586Н3 + 5С02 => 5СаСОэ + 68Ю2 + Н3 694.98 2.6 500.45 2.71 364.8 2.32 0.691 1.279

7. (тоберморит) С685Н5|5 + 6С02 => бСаСОз + 5ЭЮ2 + 5.5Н20 739.8 2.43 500.45 2.71 364.8 2.32 0.606 1.123

8. (гиролит) С283Н2.5 + 2С02 => 2СаСОэ + 38Ю2 + Н2.5 328.4 2.4 200.18 2.71 180.27 2.32 0.54 1.108

Результаты исследований по принудительной карбонизации автоклавного газобетона, проведенных Е. С. Силаенковым, показали снижение прочности ячеистых бетонов на известково-кремнеземистых вяжущих, сформированных на низкоосновных гидросиликатах, относительно показателей до карбонизации 1. Механизм снижения прочности газобетона при действии атмосферной углекислоты связан с повреждением структуро- образующего элемента — межпоровых перегородок. Отметим также, что снижению проч-нос-ти ячеистобетонной стены будет способствовать не только влажностная карбонизационная усадка, но и градиент влажности и карбонизации материала по толщине стены, обусловливающие прогиб конструкции и развитие дополнительных конструкционных напряжений растяжения.

Таким образом, необходимым условием воздухостойкости автоклавных бетонов является наличие в них в исходном состоянии гидросиликатов повышенной основности и свободной извести. Тестирование автоклавных блоков на исполнение этого условия достаточно провести качественной реакцией на содержание Са(ОН)2.

Литература

1. Силаенков Е. С. Долговечность изделий из ячеистых бетонов.— М.: Стройиздат, 1986. — 176 с.

2. Галибина Е. А. Автоклавные строительные материалы из отходов ТЭЦ.— Л.: Стройиздат, 1986.- 128 с.

3. Удачкин И. Б., Александров Г. Г. Защита ячеистых бетонов от коррозии.- Киев: Будивель-ник, 1982.- 80 с.

4. Штарк И., Бренд В.. Долговечность бетона / Пер. с нем.- Киев: Оранта, 2004.- 301 с.