CC BY
48УДК 666.672.168
И.С. СЕМЕРИКОВ, д-р техн. наук, А.А. ВИШНЕВСКИЙ, канд. техн. наук,
А.А. ЗАПОЛЬСКАЯ, инженер, ГОУ ВПО «Уральский государственный технический
университет — УПИ им. Первого Президента РФ Б.Н. Ельцина» (Екатеринбург)
Сравнительная оценка новых газообразователей для производства автоклавного газобетона
Как известно, технология газобетона предусматривает создание пористости химическим путем, когда в смесь вяжущего и кремнеземистого компонента вводят специальные газообразующие добавки. Начиная с 1920-х гг. при производстве газобетона в качестве газообразователя используется алюминиевая пудра. Практика использования показала, что применение алюминиевых пудр обеспечивает мелкопористую структуру газобетона, тем самым гарантируя его высокое качество, прочность и долговечность [1].
Недостатком алюминиевых пудр является гидрофоб-ность, это обусловливает необходимость применения ПАВ (сульфанол, стиральный порошок и др.) в процессе приготовления алюминиевой суспензии. Они характеризуются высокой степенью пыления, что приводит к повышению пожаро- и взрывоопасности и к значительному ухудшению санитарно-гигиенических условий труда.
В настоящее время растет доля альтернативных газообразователей — так называемых алюминиевых паст. По некоторым данным [2], доля алюминиевых паст на российских предприятиях, выпускающих газобетон, в 2008 г. превысила 35% (рис. 1).
Для оценки свойств новых газообразователей и изучения их влияния на свойства автоклавного газобетона использованы алюминиевые пасты, разработанные ООО «НСК-ТЕК» и выпускаемые на ООО «СУАЛ-ПМ-Краснотурьинск», так как на данную продукцию приходится значительная часть всех паст, применяемых для производства газобетона, и алюминиевые пасты торговой марки Schlenk (Германия), также поставляемые на российский рынок. Для сравнения использовали традиционный газообразователь — алюминиевую пудру ПАП-1. Описание газообразователей приведено в табл. 1.
Алюминиевые пасты представляют собой малопы-лящую смесь малых и крупных зерен шаровидной формы, полученную смешиванием алюминиевой пудры с комплексной органической добавкой, то есть данный продукт называется пастой достаточно условно.
При определении содержания активного алюминия по методике, представленной в СН-277, установлено, что активность алюминия в импортных аналогах значительно ниже, чем в отечественных образцах (табл. 2). При этом для алюминиевых паст в целом отмечен несколько больший разброс свойств, нежели для пудры
на российскими предприятиями в 2008 г.
ПАП-1. Скорее всего это связано с неравномерным распределением частиц алюминия в пастах.
Дисперсность исследуемых образцов оценивали по остатку на сите № 008, а также через удельную поверхность, определенную на приборе Товарова. Проведенные испытания показали отсутствие корреляции в полученных результатах. Так, в частности, по данным ситового анализа, дисперсность исследуемых образцов практически одинакова, тогда как при определении удельной поверхности получен существенный разброс в значениях. Для подтверждения полученных данных, исследуемые газообразователи подвергли седиментацион-ному анализу, который показал, что все газообразовате-ли представляют собой тонкодисперсный полифракционный порошок, за исключением алюминиевой пасты Schlenk 7504, относящейся к монофракционным высокодисперсным продуктам.
Для оценки степени пыления исследуемых образцов была разработана экспресс-методика, заключающаяся в том, что навеску газообразователя массой 50 г сбрасывали в сосуд в форме трубы диаметром 100 мм и высотой 400 мм. Сразу после этого верхнюю часть сосуда закрывали, чтобы частицы алюминия не вылетели за пределы сосуда. Через 60 с, определяли количество осевших частиц и по разнице с первоначальной массой оценивали степень пыления в %. Результаты всех исследований приведены в табл. 2.
Анализ показал (табл. 2), что алюминиевые пасты отличаются существенно меньшим пылением по сравнению с пудрой. Это происходит в результате связывания частиц алюминия в конгломераты за счет действия органической связующей добавки. Конгломераты имеют незначительную прочность, в результате чего разрушаются при соприкосновении с водой. В то же время этой прочности достаточно, чтобы скрепить мельчайшие частицы и снизить пыление при их пересыпании. При этом
Таблица 1
Марка газообразователя Вид Производитель Описание
Цвет Внешний вид Запах
ПАП-1 Пудра СУАЛ-ПМ-Красно-турьинск (Россия) Светлосерый Пылевидный Слабый
Газобе-толайт Паста Порошоко-образный с включениями крупных зерен
Газобе-толюкс Паста Средний
ГПБ-2 Паста Темно-серый Резкий
Schlenk 4507W Паста Schlenk (Чехия) Крупнозернистый
Schlenk 7504 Паста
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
¿U!' ® январь 2010 47
Таблица 2
Тип газообразователя ПАП-1 Газобетолайт Газобетолюкс ГПБ-2 БсЫепк 4507W БсЫепк 7504
Активность аллюминия, мас. % 98,6 90,5 85 81,1 65,8 71,4
Остаток на сите № 008, мас. % 1 1,5 1,5 1,7 2 1,6
Диапазон частиц, мкм 10-60 9-40 9-45 30-65 20-55 10-30
Преобладающий (90%) размер частиц, мкм менее 49,1 32,5 31,9 60,2 48,2 25,6
Средний размер частиц, мкм 28,9 20 18,5 38,4 27,9 14,7
Удельная поверхность, м2/кг 323,7 507,4 541,5 255,1 333,6 722,1
Степень пыления, мас. % 3,5 1,3 1 1 0,3 0,5
отмечено, что большей степенью пыления среди паст обладает Газобетолайт. Однако в сравнении с алюминиевой пудрой ПАП-1 его степень пыления ниже почти в три раза. Минимальное пыление у пасты Schlenk 4507W (в 7 раз ниже, чем у пудры).
Проведенный эксперимент также показал, что между активностью и степенью пыления существует связь: чем выше активность, тем выше пыление.
В процессе приготовления алюминиевой суспензии установлено, что алюминиевые пасты по сравнению с пудрой требуют меньшего времени перемешивания с водой (табл. 3). Минимальная продолжительность гомогенизации фиксируется для паст Schlenk 4507W и Schlenk 7504. Все пасты обладают повышенной смачиваемостью и быстро размешиваются в воде (в три раза быстрее, чем алюминиевая пудра). Данный результат объясняется наличием поверхностно-активных веществ в составе паст, повышающих их смачиваемость (гидро-фильность). ПАВ удается существенно снизить поверхностное натяжение воды на границе раздела фаз, тем самым облегчить ее распределение на поверхности твердых тел за счет улучшения смачиваемости поверхности. Кроме того, введение добавок ПАВ приводит к нейтрализации разноименных зарядов.
Изучение изменения активности алюминиевой суспензии показало (рис. 2), что с увеличением времени выдержки происходит закономерное снижение актив-
сут
— газобетолайт; -ф- - газобетолюкс; -В- _ гПБ-2: -•-- всЫепк 7504; -Д-- всЫепк 4507W;
Рис. 2. Стабильность алюминиевой суспензии во времени
Таблица 3
Тип газообра-зователя Продолжительность гомогенизации, мин Время осаждения твердых частиц, мин Внешний вид суспензии после осаждения
ПАП-1 3,05 88 Жидкость бесцветная
Газобетолайт 1 24
Газобетолюкс 1,05 22 Жидкость темно-серого цвета
ГПБ-2 1 64
БсЫепк 4507W 0,96 57 Жидкость светло-серого цвета
БсЫепк 7504 0,8 53
ности алюминиевой суспензии за счет протекающего процесса окисления. Наиболее активно этот процесс наблюдается у суспензий на пудре ПАП-1. Через сутки суспензии на ПАП-1 вследствие интенсивного окисления вскипали. Большей стабильностью отличается суспензия на пасте Газобетолюкс.
С точки зрения технологии производства алюминиевая суспензия должна сохранять свои свойства 1—2 сут. В связи с этим можно сказать, что все пасты выдержали данное испытание.
Изучено влияние газообразователя на процесс получения и свойства автоклавного газозолобетона. Как показал эксперимент (табл. 4), наименьший расход газообразовате-ля отмечен для пасты Газобетолайт, но и при этом подъем (вспучивание) газобетонной смеси (ГБС) был относительно быстрый. Больше всего потребовалось алюминиевой суспензии на пасте Schlenk 4507W и ГПБ-2. Эти данные согласуются с результатами определения активности: чем выше активность алюминиевой пасты, тем меньше ее расход.
Прочность образцов, изготовленных с использованием алюминиевых паст (табл. 5), во всех случаях оказалась выше прочности образцов, изготовленных с использованием алюминиевой пудры. Объясняется это прежде всего повышенной дисперсностью частиц алюминия (средний размер 15—25 мкм), из которых изготовлены алюминиевые пасты, что обеспечивает более равномерную структуру газобетона. Кроме того, на полученный результат влияют имеющиеся в пасте добавки, регулирующие процесс газовыделения и способствующие более равномерному распределению частиц алюминия по объему газобетонной смеси и гомогенизации смеси.
Таким образом, как показали исследования, алюминиевые пасты в сравнении с пудрами меньше пылят, не требуют добавления ПАВ при получении суспензии, положительно влияют на прочность газобетона. Однако
Таблица 4
Тип газообра-зователя Расход материалов, кг/м3 Характеристики газобетонной смеси
А1 "'сусп Вода Рас-плыв, см Начальная температура, оС Время подъема ГБС, мин
ПАП-1 5,5 228 15 36,3 3,5
Газобетолайт 4,7 206 14 36 6,2
Газобетолюкс 5,2 222 13 38,6 8
ГПБ-2 6,2 228 14 39 15,5
БсЫепк 4507W 6,2 228 14 38 20
БсЫепк7504 5,9 206 14 39 16
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
48 январь 2010 *
Таблица 5
Характеристики газобетона Приведение к расчетной плотности 500 кг/м3
Тип газо-образо-вателя Плотность v кг/м3 Влажность, мас. % Прочность R™, МПа ср Коэффициент приведения У2пр/Уср Средняя прочность при сжатии V МПа
ПАП-1 477 26,5 3,57 1,009 3,92
Газобе-толайт 560,9 35,5 5,84 0,795 4,64
Газобе-толюкс 498,9 32 4,31 1,004 4,33
ГПБ-2 529,9 35 4,68 0,89 4,17
Schlenk 4507W 530,5 32,1 5,51 0,888 4,89
Schlenk 7504 510,1 40,3 5,39 0,961 5,18
Таблица 6
Тип газообра-зователя Удельный расход, кг/м3 * Стоимость за ед., р. Стоимость, р.
ПАП-1 0,55 137,5 75,63
Газобетолайт 0,52 168 87,36
Газобетолюкс 0,47 168 78,96
ГПБ-2 0,62 155,4 96,35
Schlenk 4507W 0,62 261 161,82
Schlenk 7504 0,59 261 153,99
* Принят по результатам получения оптимальных составов при оценке влияния газообразователя на свойства газобетона.
необходимо отметить, что их стоимость превышает стоимость алюминиевых пудр. Сравнительная характеристика затрат на газообразователь при производстве 1 м3 газозолобетона представлена в табл. 6.
Из представленных данных видно, что при использовании импортных паст стоимость затрат увеличивается почти в 2 раза. В случае применения отечественных паст эти затраты примерно одинаковы, как при использовании паст, так и пудры ПАП-1.
Ключевые слова: газообразователь, алюминиевая паста, алюминиевая пудра, автоклавный газобетон
Список литературы
1. Сажнев Н.П., Гончарик В.Н., Гарнашевич Г.С., Соколовский Л.В. Производство ячеистобетонных изделий. Теория и практика. Минск: Стринко, 1999. 284 с.
2. Прохоров С.Б. Специализированные алюминиевые газообразователи. Перспективы развития // Науко-во-техшчний зб1рник «Буд1вельш матер1али, вироби та саштарна техника». Вып. 32. Киев: Товариство «Знання», 2009. С. 94-97.
Открытое акционерное общество со 100% государственным капиталом «Конструкторско-технологическое бюро бетона и железобетона» (ОАО «КТБ ЖБ»)
ОАО «КТБ ЖБ» осуществляет свою деятельность в области строительного инжиниринга, проектирования, обследования и научно-технического сопровождения строительства. Специалисты ОАО «КТБ ЖБ» являются авторами и соавторами нормативных документов различного уровня. В нашей компании вы можете приобрести:
♦ МРДС 02-08 «Пособие по научно-техническому сопровождению и мониторингу строящихся зданий и сооружений, в том числе большепролетных, высотных и уникальных» - методический документ федерального значения, предназначенный для использования участниками строительного процесса в соответствии с положениями закона «О техническом регулировании» для обеспечения надлежащего качества и безопасности строительных объектов за счет применения прогрессивных технических решений, научных методов осуществления мониторинга и решения технических вопросов на всех стадиях строительства.
♦ РД-15.01.2007 «Сборник расценок на основные виды работ, осуществляемых при научно-техническом сопровождении строительства».
Стандарты организации:
♦ СТО «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности бетона монолитных конструкций неразрушающими методами с учетом однородности».
♦ СТО «Бетоны. Метод определения прочности статическим вдавливанием конуса в пробы бетона».
♦ СТО «Бетоны. Определение прочности методом отрыва со скалыванием».
♦ СТО «Контроль качества арматурно-сварочных работ в железобетонных конструкциях».
♦ СТО «Сварные соединения арматурных стержней в монолитных железобетонных колоннах зданий и сооружений».
♦ СТО «Ультразвуковой контроль сварных соединений арматуры в железобетонных конструкциях»._
В 2009 г. ОАО «КТБ ЖБ» выпустит «Инструкцию по проектированию состава и определению свойств высокопрочных бетонов из самоуплотняющихся бетонных смесей»
По вопросам приобретения нормативно-технической литературы обращайтесь по адресу: 109428, Москва, 2-я Институтская ул., д.6, корп. 15а, Тел./Факс: (499) 170-00-65 Тел.: (499) 171-09-01 E-mail: ktb@ktbbeton.ru, marketing@ktbbeton.ru www.ktbbeton.ru
Реклама
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
¿VJ : ® январь 2010 49
