Ефективність застосування ніздрюватих бетонів у будівництві

Міністерство освіти і науки України

 

Київський національний університет будівництва та архітектури

 

Кафедра будівельного матеріалознавства

 

 

 

Реферат на тему «Ефективність застосування ніздрюватих бетонів у будівництві»

 

 

 

Виконав:

ст. гр. ПЦБ-26

Супрунович А. О.

Перевірив:

Чистяков В.В

 

 

Київ-2014 
План реферату

Вступ

Сировина і технологія виготовлення

Властивості і особливості застосування

Висновок

Література

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Техніко-економічна оцінка різноманітних будівельних матеріалів показала, що конструкції з ніздрюватого бетону за показниками матеріалоємності, енергоємкості, капіталоємкості та загальної трудомісткості вигідно відрізняються від традиційних будівельних матеріалів. Наприклад, питомкапітальні вкладення, що враховують сукупні затрати на виробництво сировинних та допоміжних матеріалів і паливо-енергетичні ресурси, для стін з ніздрюватого бетону в 1,5 разів менші, ніж з керамзитобетону. Енергоємкість виробництва (з урахуванням виробництва в’яжучих і заповнювачів) ніздрюватобетонних панелей порівняно з керамзитобетонними панелями менше приблизно у 2 рази і ніздрюватобетонних стінових блоків в 1,8-2,7 рази менше, ніж у виробництва керамічнихкаменів та цегли, а витрати теплової енергії при експлуатації таких будинків (у розрахунку на 1 м2стіни) менше на 10-40%. Застосування блоків з ніздрюватого бетону в стінах будинків замість цегли скорочує трудомісткість будівництва в 1,4-2 рази. Вироби з ніздрюватого бетону мають коефіцієнт теплопровідності у 2-3 рази нижче, ніжу цегли і керамзитобетонних панелей. Відповідно, стіни з ніздрюватого бетону в 2-3 рази тепліші цегляних при збереженні товщини стінових конструкцій в межах 400-600 мм з одночасним забезпеченням термічного опору, що відповідає нормативам. Збільшення об’єму ніздрюватого бетону в стіновій конструкції до 70–100 %, дозволитьсуттєво знизити загальні трудовитрати, вартість будівництва і, відповідно, ринкову вартість житла при одночасному забезпеченні нормативних показників теплозахисту будівель. Тому розвиток виробництва ніздрюватого бетону, як найефективнішого, практично безальтернативного і освоєного в промислових масштабах конструкційно-теплоізоляційного матеріалу є невідкладною задачею. [3]

 

 

 

 

 

 

Сировина і технологія виробництва

Технологія виробництва з ніздрюватих бетонів складається з наступних етапів: Підготовка сировинних матеріалів, приготування формувальної маси, виготовлення арматурних каркасів, формування виробів, автоклавна обробка, контроль якості та складування.

Основними процесами підготовки сировинних матеріалів є помел кремнеземистого компоненту,  вапняно - кремнеземистого компоненту, вапняно-кремнеземистого в’яжучого іноді з портландцементом, їх дозування  та подача в змішувач, а також підготовка в необхідній кількості алюмінієвої суспензії чи водного розчину піноутворювача й подача в мішалку.

Підготовка сировинних матеріалів на підприємствах ніздрюватих бетонів може відбуватися за декількома технологічними схемами: сухий спільний помел компонентів; (схема 1); сухий роздільний помел компонентів; мокрий помел компонентів (схема 2); комбінований спосіб підготовки сировинних матеріалів.

Схема 1 успішно застосовується на ряді заводів газосилікатних виробів.

Сухий спільний помел та гомогенізація забезпечують хороше змішування складових компонентів вихідних матеріалів, при цьому досягається висока якість отриманого в’яжучого. Гідність цього способу – простота дозування вихідних матеріалів, найбільш повне використання обладнання, надійний контроль за виробництвом. Недолік цього способу – відносно великі затрати енергії на помел.

Для схеми з сухим роздільним помелом компонентів характерно те, що для кожного з основних компонентів шихти  встановлені дробильні та помольні агрегати відповідної продуктивності. Ця схема найбільш доцільна в тих випадках, коли необхідно отримувати сировинні матеріали з різною стелінню готовності, наприклад при використанні вапняно-зольного в’яжучого вапно потребує подрібнення і помелу, а золу тільки частково домелюють чи усереднюють.

Помел вапна по цій схемі проводять з добавкою шлаку, золи чи піску, в іншому випадку погіршуються умови помелу, вапно під дією мелючих тіл комкується. Роздільний помел не забезпечує хорошого змішування складових компонентів. По цій схемі , як по схемі 1 , потрібно достатньо розгалужена система аспірацій них комунікацій.

Для схеми з мокрим помелом компонентів (схема 2) характерно наявність розгалужених транспортних комунікацій. Недолік цієї схеми – більш низька якість перемішування, чим в першому варіанті, однак при мокрому помелі кремнеземистого компоненту знижуються затрати на пристрій забезпечуючих установок, підвищується продуктивність млинів. Крім того, відсутність сушки для більшої частини матеріалу знижує енергозатрати.

Комбінований спосіб підготовки сировинних матеріалів передбачає застосування піску кар’єрної вологості. Існує думка, що цей спосіб ефективний для високоекзотермічного вапна з швидкими строками гашення, при помелі якої потрібно вводити 10-50% піску, при цьому не тільки виключається сушка піску але й створюються умови для кращого використання високоекзотермічного вапна, знижуються енергозатрати.

До  недоліків цього способу варто віднести труднощі отримання в’яжучого з стабільними властивостями.

В практиці заводського виробництва виробів з ніздрюватого бетону широкого застосування  отримали схеми з сухим спільним й роздільним мокрим помелом компонентів, при цьому вирішальну роль для вибору схеми має вид сировини. Пісок, золу та другі кремнеземисті матеріали подрібнюють в шарових млинах, іноді для інтенсифікації помелу добавляють ПАВ та вапно. На заводах газосилікату розмелюють суміш вапна з піском для отримання в’яжучого з високим вмістом в суміші активного CaO (30-40% по масі).

 

Помел вологого піску з негашеним вапном викликає гідратацію (гасіння) останнього в кількості, що залежить від вмісту піску та води. Сухий спільний помел всіх компонентів чи одного компонента роблять в кульовому млині СМ-14, мокрий помел піску в млині МС-14А. Для спільного помелу вапна та піску застосовують дезінтегратор, наприклад СМ-684 продуктивністю 10т/год.

Годинна продуктивність кульового млина Gч при сухому помелі до тонкості з залишком на ситі 0085 може бути визначена за формулою:

Де, Км – коефіцієнт розмелюваності, рівний для кварцового піску 0,65; для вапна 1,7; вапняку-1,2-1,8; доменного шлаку – 0,55-1,1; g – поправочний коефіцієнт на тонкість помелу, який при залишку на ситі 0085 складає 0.59 при залишку 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 відповідно рівний 0,71; 0,82; 0,91; 1; 1,2; 1,17; 1,26; 1,34; 1,42; V – внутрішній об'єм млина; ɳ - коефіцієнт ефективності помелу, рівний для двукамерного млина 0,9; багатокамерного1, багатокамерного з центробіжним сепаратором чи класифікатором 1,2.

При спільному помелі матеріалів коефіцієнт розмелюваності визначають по формулі:

Де, К’м та К’’м - коефіцієнт розмелюваності відповідних матеріалів; а та b – відсоткове співвідношення матеріалів у суміші.

Залежність між питомою поверхнею та залишками на ситі 0085 приведена в таблиці 21.1

Таблиця 21.1 Вимоги до питомої поверхності різних матеріалів

Матеріал	Питома поверхня, См2/г
	2000	2500	3000	3500	4000	5000	6000
Пісок	20	15	10	7	-	-	-
Вапняно-пісчана суміш	-	-	12	-	8	6	4,5
Вапняк	2	2	20	-	15	10	10

 

 

Помел в’яжучих матеріалів – негашеного вапна, гранульованого доменного шлаку й високо основного зольного в’яжучого – відбувається окремо чи спільно з добавкою 10-15% по масі піску вологістю не більше 6%. Основну кількість піску розмелюють окремо. Визначена на ПСХ питома поверхня  суміші повинна бути не менше 5000см2/г, а піску – не менше 2000 см2/г.

При спільному помелі цементу, вапна та піску питома поверхню повинна бути не менше  3500 см2/г. Комове негашене вапно до помелу  дроблять на шматки не більше 25 мм в діаметрі. При використанні в складі суміші гіпсу розмелюють сумісно з вапном. Кислу золу-винесення розмелють по сухому, а пісок – по сухому чи мокрому методах. При мокрому способі помелу піску добавляють 2-3% по масі вапна чи ПАВ з розрахунку 70г/т піску.

Вміст піску та води в шламі залежить від густини шламу. Зі збільшенням густини шламу вміст піску збільшується, а води відповідно зменшується. По нормативним данним при густині шламу 1500 г/л вміст піску складає 0,804 кг, а води 0,696л; при густині шламу 1600 г/л вміст піску буде 0,964кг, а води 0,636л; при густині шламу 1700 г/л вміст піску рівний 1,124 кг, а води 0,576л; при густині шламу 1790 г/л вміст піску буде 1,268 кг і води 0,522.

Для отримання газоутворювача застосвують водну алюмінієву суспензію. ЇЇ виготовляють з алюмінієвої пудри ПАК-1 в установці НИПИ силікатобетону чи пасти з алюмінієвої пудри в спеціальній установці. Пасту по методу НИЖБ готують шляхом змішування алюмінієвої пудри з водним розчином сульфанолу в співвідношенні 1:1 по масі. В 1 л водного розчину сульфанолу міститься 25 сульфанолу.

Водні розчини піноутворювача готують на основі клеєканофольного мила, сапонінового каменю, піноутворювачем ПО-6 чи смолосапонінового та ін., в тому числі й синтетичних. Піноутворювач на основі клеєканіфолі та лугу готують наступним чином. В воду поміщають шматки клею розміром 2-3 см в співвідношенні по масі 1:1 й замочують протягом 24 год. Потім нагрівають до 40-50°С до його повного розчинення.

Для приготування каніфольного мила готують водний розчин лугу з розрахунку 1 л води на 166 г NaOH шляхом кип’ятіння , потім в киплячу масу добавляють подріблену каніфоль і безперервно її перемішують. Співвідношення каніфолі по масі розчину й лугу по об’єму беруть в пропорції 1:1. Кип’ятять до повного розчинення каніфолі. Одночасно по мірі випаровування добавляють воду з t=70°С. Отримане таким чином каніфольне мило змішують з клеєвим розчином, вливаючи останній з t=30°С невеликим порціями в каніфольне мило з t=60°С Співвідношення клеєвого розчину та каніфольного милу 10:7 по масі.

Клеєканіфольний піноутворювач перед застосуванням готують шляхом змішування з водою в співвідношенні 1:5 по об’єму при 50°С. На 1 м3  пінобетону використовуються 0,2кг клею, 0,14 кг каніфолі й 0,024 кг NaOH. Піноутворювач ПО-6 отримують готовим, а на заводі його розбавляють водою в пропорції 1:10 по об’єму; його можна готувати також і на заводі. Піна, приготовлена з будь-якого піноутворювача, повинна мати кратність не менше 15 л та коефіцієнт використання піни не менше 0.85. Кількість піни в підсумку перевіряють на дослідному зразку.  [2]

 

Властивості та особливості застосування

Ніздрюватий бетон – це легкий бетон з великою кількістю (до 85% від загального об’єму бетону) дрібних та середніх повітряних осередків розміром до 1…1,5 мм. Пористість ніздрюватим бетонам надається А)механічним шляхом, коли тісто , що складається з в’яжучого та води, часто з добавкою дрібного піску, змішують з окремо приготованою піною чи вводять піноутворювач безпосередньо в спеціальний змішувач; при затвердінні отримуємо пористий матеріал, що називається пінобетоном; Б)хімічним шляхом, коли в в’яжуче вводять спеціальні газоутворюючі добавки; в результаті в тісті в’яжучої речовини відбувається реакція газоутворення, воно спучується й стає пористим. Затверділий матеріал називають газобетоном.

Ніздрюваті бетони по густині й призначенням ділять на теплоізоляційні з густиною 300…600 кг/м3 міцністю 0,4…1,2 МПа та конструктивні з густиною 600…1200 кг/м3 частіше за все близько 800 кг/м3 ) й міцністю 2,5….15МПа.

В будівництві широко застосовується виробництво виробів з автоклав них ніздрюватих бетонів,  тобто тих , що твердіють в автоклавах при пропаруванні під дією тиску 0,8…1 МПа. Автоклавні ніздрюваті бетони виготовляють з наступних сумішей: а)цементу з кварцовим піском, при цьому частину піску зазвичай розмелюють; б)меленого негашеного вапна з кварцовим частково подрібненим піском; такі ніздрюваті бетони називають піносилікатами або газосилікатами; в)цементу, вапна та піску в різних співвідношеннях. Пісок в цих виробах може бути замінений золою. Тоді отримують пінозолобетон або газозолобетон. Портландцемент застосовують алітовий (C3S>50%) , низько- та середньоалюмінатний (С3А = 5…8%) від початку охвачування не пізніше чим через 2 год.

На рис.13.6 приведена залежність міцності ніздрюватого бетону від його щільності. Міцність ніздрюватого бетону залежить також від характеру його пористості, розмірів та структури пор та міцність міжпористих оболонок. Зі збільшенням В/Т до оптимального значення, забезпечуючи найкращі умови формування структури суміші, міцність ніздрюватого бетону збільшується. Міцність оболонок в свою чергу залежить від оптимального співвідношення основного в’яжучого й кремнеземистого компоненту, В/Т а також умов тепловологої обробки. З цього слідує, що використання сумішей з мінімальним значенням В/Т  при умові утворення високоякісної структури (наприклад, віброспучуванням) дозволяє отримати ніздрюватий бетон більш високої міцності. [1]