Научная статья на тему 'Исследование интенсивности газовыделения и реакционной способности алюминиевой пудры ПАП-1 при одновременном введении газообразователя с частично гидратированной газобетонной смесью в ячеистобетонную композицию'

Исследование интенсивности газовыделения и реакционной способности алюминиевой пудры ПАП-1 при одновременном введении газообразователя с частично гидратированной газобетонной смесью в ячеистобетонную композицию Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
369
51
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
PARTIALLY HYDRATED MIXTURE / GAS GENERATOR / ALUMINUM POWDER PAP-1 / REACTIVITY / DEVICE PGV-2 / KINETICS OF GAS EVOLUTION / AVERAGE DENSITY IN THE DRY STATE / COMPRESSIVE STRENGTH / ЧАСТИЧНО ГИДРАТИРОВАННАЯ СМЕСЬ / ГАЗООБРАЗОВАТЕЛЬ / АЛЮМИНИЕВАЯ ПУДРА ПАП-1 / РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ / ПРИБОР ПГВ-2 / КИНЕТИКА ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ / СРЕДНЯЯ ПЛОТНОСТЬ В СУХОМ СОСТОЯНИИ / ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ПРИ СЖАТИИ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Шуйский А. И., Стельмах С. А., Щербань Е. М., Халюшев А. К., Холодняк М. Г.

В данной статье рассматривается влияние введения частично гидратированной газобетонной смеси на интенсивность газовыделения, реакционную способность дисперсного газообразователя и физико-механические свойства газобетона. Для проверки рабочей гипотезы были запроектированы и изготовлены два состава. В состав С№1 вводился чистый дисперсный газообразователь, а в состав С№2 вводилась смесь газообразователя с частично гидратированной газобетонной смесью. Сравнительный анализ результатов физико-механических испытаний образцов газобетона исследуемых составов показал, что ее введение повышают предел прочности при сжатии, одновременно уменьшая плотность газобетона. При этом в составе С№1 наблюдается более высокая плотность и падение прочности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Шуйский А. И., Стельмах С. А., Щербань Е. М., Халюшев А. К., Холодняк М. Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Investigation of the intensity of gas release and reactivity of aluminum powder PAP-1 with the simultaneous introduction of a gas generator with a partially hydrated aerated concrete mixture into a cellular concrete composition

This article considers the effect of the introduction of a partially hydrated aerated concrete mixture on the intensity of gas evolution, the reactivity of a disperse gas generator, and the physical and mechanical properties of aerated concrete. To test the working hypothesis, two compounds were designed and manufactured. The pure dispersed gas generator was introduced into composition C№1, and a mixture of a gas generator with a partially hydrated gas-concrete mixture was introduced into the composition C№2. A comparative analysis of the results of physical and mechanical tests of the aerated concrete samples of the tested compositions showed that its introduction increases the compressive strength, while reducing the density of aerated concrete. At the same time in the composition of С№1 there is a higher density and a drop in strength

Текст научной работы на тему «Исследование интенсивности газовыделения и реакционной способности алюминиевой пудры ПАП-1 при одновременном введении газообразователя с частично гидратированной газобетонной смесью в ячеистобетонную композицию»

Исследование интенсивности газовыделения и реакционной способности алюминиевой пудры ПАП-1 при одновременном введении газообразователя с частично гидратированной газобетонной смесью в ячеистобетонную композицию

А.И. Шуйский, С.А. Стельмах, Е.М. Щербань, А.К. Халюшев, М.Г. Холодняк, М.П. Нажуев Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону

Аннотация: В данной статье рассматривается влияние введения частично гидратированной газобетонной смеси на интенсивность газовыделения, реакционную способность дисперсного газообразователя и физико-механические свойства газобетона. Для проверки рабочей гипотезы были запроектированы и изготовлены два состава. В состав С№1 вводился чистый дисперсный газообразователь, а в состав С№2 вводилась смесь газообразователя с частично гидратированной газобетонной смесью. Сравнительный анализ результатов физико-механических испытаний образцов газобетона исследуемых составов показал, что ее введение повышают предел прочности при сжатии, одновременно уменьшая плотность газобетона. При этом в составе С№1 наблюдается более высокая плотность и падение прочности.

Ключевые слова: частично гидратированная смесь, газообразователь, алюминиевая пудра ПАП-1, реакционная способность, прибор ПГВ-2, кинетика газовыделения, средняя плотность в сухом состоянии, предел прочности при сжатии.

Введение. Ячеистый бетон - это искусственный пористый материал на основе минеральных вяжущих и кремнеземистого компонента, содержащий равномерно распределенные поры и капилляры. Пористость ячеистого бетона составляет до 85-90 % объема. В частности, газобетон - материал, полученный вспучиванием газом, выделившимся в результате реакции, представленной формулой (1).

При этом между металлическим алюминием и гидратом окиси кальция, выделяющимся при гидролизе минералов клинкера вяжущего, происходит химическая реакция с выделением молекулярного водорода [1,2,3].

А1+3Са(ОН2 + пН20 ^ 3СаО+ А^03 + п^О + 3Н2 Т (1)

Основная часть. Целью работы является - изучить влияние частично гидратированной смеси на реакционную способность алюминиевой пудры

1

ПАП-1. Лабораторный эксперимент проводился на приборе, регистрирующем газовыделение, - ПГВ-2. Общий вид прибора и его основные части представлены на рис. 1.

Рис. 1. - Схема прибора для измерения газовыделения газобетонной смеси ПГВ-2 (вид спереди): 1 - подъемный столик; 2 - газобетонная смесь; 3 -стеклянная реакционная емкость (объемом 3 л.); 4 - шкала; 5 - термометр;

6 - измерительная емкость; 7 - термометр; 8 - подъемная траверса; 9 -подъемная планка; 10 - цилиндр для крепления бумаги самописца; 11 -реверсивный двигатель; 12 - Ц-образный манометр для контролирования

уровня выделяющегося газа.

Для определения параметров кинетики газовыделения необходимо стабилизировать условия опыта. В качестве газообразователя использовали наиболее широко применяемую добавку в технологии газобетона - пудру алюминиевую ПАП-1, которая соответствует требованиям ГОСТ 5494-95 «Пудра алюминиевая. Технические условия» [4,5]. Некоторые технические свойства пудры ПАП-1 приведены в таблице №1.

Таблица №1

Некоторые технические свойства алюминиевой пудры ПАП-1

Показатель

Значение

1

Кроющая способность на воде, см /г >7000

Остаток на сите №008, % 0,98

Содержание жировых добавок, % <3,6

Содержание влажности, % <0,2

В качестве реакционной среды используется известковое молоко с плотностью 1,05±1,2 г/см , температура реакционной среды и скорость перемешивания поддерживаются постоянными на заданном уровне.

Для определения параметров кинетики газовыделения в реакционную емкость (рис. 2) прибора ПГВ-2 заливается известковое молоко, которое автоматически нагревается до заданной температуры. Прибор герметизируется, а затем в реакционную емкость добавляется требуемое количество суспензии газообразователя и проводится регистрация температуры парогазовой среды 12[1] и изменение внутреннего объема прибора Уп[1]. После окончания реакции газовыделения рассчитываются значения объема выделившегося Н2, приведенные к условиям ?=20°С, при атмосферном давлении Ратм=101325 Па [6,7]. Объем выделившегося водорода можно найти по известной формуле (2).

293,15*^2 Н ^ УУ]~Ур

УЦ]-Ур

(2)

101325 ^273Д5+£2И 273,1Б + £2[Е]' Кривая кинетики газовыделения часто имеет сигмоидный вид (рис. 3).

Рис. 2. - Схема прибора для измерения газовыделения газобетонной смеси ПГВ - 2 (вид сбоку): 13 - электронагревательный элемент; 14 -мешалка и устройство ввода суспензии газообразователя; 15 -пересыщенный раствор щелочи; 16 - термометр

В качестве частично гидратированной газобетонной смеси использовали отход ячеистобетонного производства - горбушку, срезаемую с массива блока. Этот слой образуется после окончания процесса вспучивания и набора требуемой пластической прочности структуры [8]. Он представляет собой частично гидратированную цементную систему, содержащую кристаллы гидратных новообразований, состоящих в основном из гидроалюминатов кальция [9].

При помощи прибора ПГВ-2 со специальной реакционной емкостью были получены колонки результатов таблицы №2, при математическом пересчете построен график (рис. 3).

Таблица №2

Результаты замеров реакционной способности алюминиевой пудры ПАП-1

Время, мин Объем Объем Объем Объем

выделившегося выделившегося выделившегося выделившегося

газа газа газа газа

0 0 0 0 0

0,25 0 20 0 0

0,5 10 40 10 10

0,75 40 60 70 60

1 60 100 160 180

1,25 80 120 240 230

1,5 85 135 280 260

1,75 85 140 300 270

2 85 140 320 280

2,25 85 140 340 285

2,5 85 140 350 290

2,75 85 140 350 300

3 85 140 350 300

0,25 0,5 0.75 I 1.25 1,5 1,75 2 2,25 2.5 2,75 3

Время., ним.

-35гр. А1.--65;р. А1_ 35гр.А1.+0 - • б5гр-А1*<3

Рис. 3. - График реакционной способности алюминиевой пудры ПАП-1

Кинетика выделения газа замерялась при введении чистого дисперсного газообразователя и одновременном введении дисперсного газообразователя с частично гидратированной газобетонной смесью (О) в разной дозировке.

Выводы. Исходя из проведенных исследований и сличительных испытаний, авторы делают вывод, что наилучшие результаты по кинетике газовыделения показали лабораторные пробы, имеющие в своем составе смесь дисперсного газообразователя с частично гидратированной газобетонной смесью. Перенося результаты исследования на реальные производственные замесы, были получены физико-механические характеристики образцов бетона размером 10х10х10, отобранных из массива.

Сравнительный анализ результатов производили по следующим основным показателям: средняя плотность в сухом состоянии и предел прочности при сжатии. Результаты физико-механических испытаний исследуемых составов сведены в таблицу №3.

В состав С№1 вводился чистый дисперсный газообразователь, а в состав С№2 вводилась смесь газообразователя с частично гидратированной

газобетонной смесью [10].

Таблица №3

Результаты физико-механических испытаний образцов газобетона

Наименование показателя Наименование состава

С№1 С№2

Средняя плотность в сухом состоянии, кг/м3 634 603

Предел прочности при сжатии, МПа 1,7 2,4

Исходя из полученных данных физико-механические характеристики состава С№2 выглядят предпочтительнее состава С№1.

Литература

1. PFA Utilization, Central Electricity Generating Board, Gibbons, Wolverhampton, 1972. pp. 4-6.

2. Удачкин И.В., Гончаров Ю.В. Эффективные способы повышения водозащитных свойств ячеистого бетона. М.: Стройиздат. 1980. С. 22-26.

3. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Основы бетоноведения. С. Петербург: ООО «Строй-Бетон». 2006. 690 с.

4. Стельмах С.А., Щербань Е.М., Халюшев А.К., Холодняк М.Г., Нажуев М. П., Галкин Ю. В. Влияние технологических факторов на свойства неавтоклавного газобетона // Инженерный вестник Дона, 2017, № 2. URL: ivdon.ru/magazine/archive/N2y2017/4125.

5. Баранов А.Т. Улучшение свойств ячеистого бетона // Бетон и железобетон. 1981. №8. С. 9-10.

6. Баженов Ю.М. Новому веку - новые бетоны // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2000. №2. С. 10-11.

7. Шуйский А.И. Оптимизация процессов структурообразования и повышения качества газобетонных изделий: дис. ... канд. тех. наук: 05.23.05. Ростов-на-Дону, 1983. С. 98-100.

8. Nelson R.L., Ronald E., Barnett P.E. Autoclaved aerated concrete // Council for Masonry Research. 1997. №Vol. 9, No 1. pp. 1-4.

9. Шуйский А.И., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Халюшев А.К., Холодняк М.Г., Шаталов А.В. Влияние структурирующей добавки на физико-механические свойства неавтоклавного газобетона // Инженерный вестник Дона, 2017 №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2017/4126.

10. Явруян Х.С., Холодняк М.Г., Шуйский А.И., Стельмах С.А., Щербань Е.М. Влияние некоторых рецептурно-технологических факторов на свойства неавтоклавного газобетона // Инженерный вестник Дона, 2015, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3431.

References

1. PFA Utilization, Central Electricity Generating Board, Gibbons, Wolverhampton, 1972. pp. 4-6.

2. Udachkin I.V., Goncharov Yu.V. Effektivnye sposoby povysheniya vodozashchitnykh svoystv yacheistogo betona [Effective ways to improve waterproof properties of cellular concrete]. M.: Stroyizdat. 1980. pp. 22-26.

3. Dvorkin L.I., Dvorkin O.L. Osnovy betonovedeniya [Bases of concrete studies]. S. Peterburg: OOO «Stroy-Beton». 2006. 690 p.

4. Stel'makh S.A., Shcherban' E.M., Khalyushev A.K., Kholodnyak M.G., Nazhuev M.P., Galkin Yu.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №2 URL: ivdon.ru/magazine/archive/N2y2017/4125.

5. Baranov A.T. Beton i zhelezobeton. 1981. №8. pp. 9-10.

6. Bazhenov Ju.M. Stroitel'nye materialy, oborudovanie, tekhnologii XXI veka. 2000. №2. pp. 10-11.

7. Shujskij A.I. Optimizacija processov strukturoobrazovanija i povyshenie kachestva gazobetonnyh izdelij [Optimization of the processes of structure formation and improvement of the quality of aerated concrete products]: dis. ... kand. teh. nauk: 05.23.05. Rostov-na-Donu, 1983. pp. 98-100.

8. Nelson R.L., Ronald E., Barnett P.E. Council for Masonry Research. 1997. №Vol. 9, No 1. pp. 1-4.

9. Shuyskiy A.I., Stel'makh S.A., Shcherban' E.M., Khalyushev A.K., Kholodnyak M.G., Shatalov A.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2017/4126.

10. Yavruyan Kh.S., Kholodnyak M.G., Shuyskiy A.I., Stel'makh S.A., Shcherban' E.M. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2015, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3431.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.