CC BY
13УДК 666.952.2
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ АВТОКЛАВНОГО ГАЗОБЕТОНА НА ОСНОВЕ ВЫСОКОКАЛЬЦИЕВЫХ ЗОЛ
Ю.В. Щукина, Р.И. Гильмияров, С.И. Чиженко, Г.И. Овчаренко
Представлены результаты использования вяжущих на основе высококальциевой золы ТЭЦ от сжигания Канско-Ачинских бурых углей в производстве автоклавных газобетонов с уменьшением доли вводимой извести. Установлено, что данная технология позволяет одновременно сократить производственные затраты, а также улучшить технические характеристики автоклавного стенового материала. Исследован фазовый состав золосодержа-щего газобетона.
Ключевые слова: высококальциевые золы, золопортландцемент, автоклавный газобетон, пластическая, марочная прочность, рентгенофазовый анализ.
ВВЕДЕНИЕ
В производстве строительных материалов предусматривается преимущественное развитие технологий, обеспечивающих снижение стоимости, материалоемкости и трудоемкости строительства, а также повышение теплозащитных свойств получаемых изделий. С этих позиций развитие получают эффективные строительные материалы автоклавного твердения, такие как ячеистобетонные изделия, изготавливаемые по энергосберегающей технологии. Автоклавная технология производства позволяет частично заменить постоянно возрастающие в цене традиционные вяжущие, такие как известь и, особенно, портландцемент, недефицитным сырьем -золами твердых топлив.
СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В качестве основных сырьевых материалов для производства изделий из автоклавного газобетона были использованы: портландцемент Голухинского цементного завода М400Д20; известь строительная с содержанием активных CaO и MgO 63,34 %; высококальциевая зола ТЭЦ-3 г. Барнаула (БУЗ), полученная путем сжигания бурых углей Канско-Ачинского бассейна с содержанием свободной открытой извести СаОсвотк 3,9 %, свободной общей извести СаОсвобщ 5,5 %; кварцевый песок Черемного месторождения, помолотый до остатка на сите №008 - 5 %.
В качестве контрольного был принят состав конструкционно-теплоизоляционного газобетона средней плотности 700 кг/м3 Барнаульского завода ячеистых бетонов (ЗЯБ) со следующим расходом сырьевых компонентов кг/м3: портландцемент - 130; известь - 135;
молотый кварцевый песок в виде шлама -380.
Учитывая, что при помоле свойства золы улучшаются, зола совместно с готовым портландцементом размалывалась в соотношении 50/50, 60/40 и 70/30 при энергии 75 % от затрат энергии помола клинкера на цемент. Полученным золопортландцементом (ЗПЦ) в составе газобетона замещались 100 % цемента и от 50 до 100 % извести. При этом при замене 100 % извести расход цемента был таким же, как и в контрольном составе, а вместо извести использовалась зола. При замене 50 % извести расход цемента составлял 75 % от заводского состава, а расход извести составлял 50 %.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Известь в автоклавном газобетоне выполняет не только роль вяжущего, но и служит интенсификатором газовыделения. Эксперименты показали, что даже в безизвест-ковых составах на ЗПЦ достигается требуемая высота вспучивания массива.
От ускоренного структурообразования газобетонных смесей зависит время нахождения массива в форме до распалубки и резки. Поэтому исследование реологических характеристик таких систем является обязательным этапом. Как видно из рисунка 1 разработанные составы обеспечивают более ранний набор структурной прочности в 2,5 кПа на 30-60 минут в зависимости от состава. Это способствует увеличению производительности предприятия на составах с применением ЗПЦ.
Следующей важной характеристикой является прочность после автоклавной обработки. Поэтому была проведена работа по
изучению газобетона при различных соотношениях сырьевых материалов и нахождению оптимального состава при разных параметрах автоклавной обработки. В результате эксперимента установлено, что преимуществом данного газобетона является на 50-
100 % сниженный расход извести и на 025 % - портландцемент. Это обеспечивает получение более высоких прочностных характеристик материала при параметрах водяного пара не менее 175 С (рисунок 2).
Рисунок 1 - Зависимость пластической прочности автоклавного газобетона от состава сырьевой смеси на ЗПЦ с содержанием БУЗ 50 %
Рисунок 2 - Зависимость прочности составов от количества извлекаемой извести и содержания БУЗ в ЗПЦ при режиме запаривания 8 часов 10 атмосфер
Исследование фазового состава показывает, что автоклавированный камень из контрольной газобетонной массы, на основе
извести, портландцемента и кварцевого шлама по данным РФА содержит следующие основные фазы: 11,3 А тоберморит ^п =
ЩУКИНА Ю.В., ГИЛЬМИЯРОВ Р.И., ЧИЖЕНКО С.И., ОВЧАРЕНКО Г.И.
11,30; 2,97; 2,15; 2,00; 1,84 А, Са(ОН)2 с1/п = 4,93; 2,63; 1,93; 1,8 А, С-Б-И (I) С/п = 3,079; 2,80; 1,82 А, гидрогранаты С/п = 5,06; 3,34; 2,44; 2,32 А, гиролит С/п = 4,25; 3,85; 3,16 А (рисунок 3).
При запаривании высококальциевой золы в камне по данным РФА в золе синтезируется тоберморит С/п = 11,30; 3,07; 2,97; 2,28 2,01 А, гидрогранаты С/п = 5,08; 4,4; 2,53 2,27 А, гидросиликаты кальция С/п = 3,07 1,84; 1,67 А (рисунок 3).
При автоклавировании золо-цементно-известково-кварцевой газобетонной массы отмечается синтез тоберморита С/п = 11,30; 5,47; 3,52; 2,97; 2,16; 2,0 А, а также гидрогранатов С/п = 4,39; 3,35; 2,53; 2,24 А, гидросиликатов кальция С/п = 3,07; 1,82; 1,67 А, карбонатов кальция С/п = 3,03; 2,84; 2,28; 2,09 А и гиролита С/п = 3,83; 3,09; 2,85; 2,80 А.
Сопоставление фазового состава из-вестково-цементно-кварцевой и золо-цеме-нтно-известково-кварцевой композиций не дает прямого ответа на причины более высокой прочности золосодержащих составов. Как известно, гидрогранаты кальция, обладая кубической сингонией, играют структурно-активную роль только в плотных прессованных материалах и в газобетонных смесях они не должны обладать преимуществами. Судя по потерям массы, как тоберморита, так и С-Б-И (I) фазы в золосодержащих композициях
несколько меньше, чем в контрольном составе. Возможно, повышенная прочность связана с оптимальным распределением гелевид-ной и кристаллических фаз, а также с отрицательной ролью избыточного портландита в заводском составе, который отсутствует в зольных композициях.
Важнейшим свойством ячеистого бетона, определяющими его долговечность и надежность изделий из него, является морозостойкость и усадка при высыхании.
В результате проведенного эксперимента установлено, что полученный автоклавный газобетон обладает морозостойкостью не менее 25 циклов, при этом у составов на основе высококальциевой золы наблюдается увеличение прочности от 10 до 80 %.
Наибольшей усадкой при высыхании (2,25 мм/м) при хранении в среде с 1=19...21 0С и относительной влажностью 50 - 70 %, обладают изделия из контрольного заводского газобетона, цементируемые вещества которого представлены плохо закристаллизованной массой с относительно большим содержанием С-Б-И (I). Увеличение количества тоберморита в новообразованиях золосо-держащих газобетонов и улучшение их кристаллического состояния приводит к снижению усадки на 14 - 36 %. При этом, значение усадочных деформаций ниже в безизвестко-вых составах.
Рисунок 3 - Рентгенограммы продуктов гидратации автоклавного газобетона
ВЫВОДЫ
1. Для составов газобетона на основе ЗПЦ имеется оптимум по содержанию извести (И), который составляет 0 - 10 % от ее ис-
ходного содержания. Также на прочность газобетонных образцов влияют режимы запаривания. Так максимальная прочность газобетона на основе ЗПЦ достигается при пара-
метрах водяного пара не менее 175 С (8-10 атм).
2. Частичное или полное исключение извести в составах автоклавного газобетона на ЗПЦ сокращает время выдержки массива до резки.
3. Использование ЗПЦ для производства автоклавного газобетона позволяет снизить
расход извести на 50 - 100 % по сравнению с контрольным заводским составом. Из такой сырьевой шихты возможно получение автоклавного газобетона, свойства которого соответствует требованиям ГОСТ 31360-2007: по плотности, прочности, усадке при высыхании и морозостойкости Р25.
УДК 666.973.6
НЕАВТОКЛАВНЫЙ ЗОЛОСОДЕРЖАЩИЙ ГАЗОБЕТОН, ТВЕРДЕЮЩИЙ НА МОРОЗЕ
Ю.В. Щукина, К.С. Кулиш
В статье изложены результаты исследования влияния высококальциевых зол ТЭЦ от сжигания Канско-Ачинских бурых углей и химических добавок на свойства неавтоклавного газобетона, твердеющего на морозе. Предложен способ производства неавтоклавного газобетона в условиях отрицательных температур, который позволяет существенно снизить технологические затраты и улучшить свойства материала.
Ключевые слова: неавтоклавный газобетон, химические добавки, высококальциевые золы, пластическая, марочная прочность.
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы в России, из-за относительно небольших капиталовложений, по сравнению с автоклавной технологией, широкое распространение получило производство неавтоклавных стеновых газобетонных блоков на основе цемента и немолотого песка. Главным преимуществом такой технологии является возможность организации производства продукции практически в любых условиях. Однако, в качестве её недостатков можно отметить длительность полного цикла в технологии без пропаривания, повышенную плотность материала (850 - 950 вместо 650 -700 кг/м3) для обеспечения минимально допустимой прочности в 2,5 МПа (В 1,5), повышенную усадку блоков при эксплуатации (до 3 мм/м). Существующие способы устранения данных недостатков (помол песка, тепло-влажностная обработка изделий) требуют существенных капиталовложений, что не всегда экономически доступно для малых предприятий.
Практически все отмеченные недостатки неавтоклавного газобетона и технологии его производства устраняются при использовании вместо немолотого песка высококальциевых зол ТЭЦ (ВКЗ) от сжигания Канско-Ачинских углей [1, 2].
Преимуществом ВКЗ является достаточно высокая удельная поверхность (2300 -3100 см2/г), наличие вяжущих свойств, содержание свободной извести и проявление температурного эффекта ранней гидратации (ДТ). Использование зол способствует повышению прочности неавтоклавного газобетона с одновременным уменьшением плотности, обеспечением его безусадочности и требуемой долговечности.
При расходе цемента до 300 кг/м можно добиться прочности 2,5 - 3,5 МПа при плотности газобетона в 700 кг/м3. В процессе твердения наблюдается расширение образцов газобетона за счет гашения свободной извести золы, а при использовании добавок хлорида и сульфата натрия быстрее протекают обменные реакции по ее связыванию, что уменьшает чрезмерные деформации расширения, которые стабилизируются на отметке около 1 мм/м. Весомым аргументом также является то, что зольный газобетон набирает отпускную прочность уже после 3 -5 суток нормального твердения.
Одной из основных статьей затрат при производстве газобетонных стеновых блоков по неавтоклавной технологии в зимний период является отопление относительно больших производственных и складских площадей, предназначенных для размещения про-
