Оборудование для производства пенобетона > Статьи > Внешние механические воздействия в технологии бетонов > Часть 2 — Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов

Часть 2 — Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов

6.4. Силикат натрия

Растворимое стекло (натриевое) так же как и сода, сильно ускоряет процессы твердения цементов. Растворимое стекло представляет собой коллоидный раствор натриевых силикатов в воде. Существует и аналог натриевому – калиевое стекло, но оно гораздо реже встречается. По своему воздействию на цементные композиции натриевое и калиевые растворимые стекла аналогичны.

Достаточно достоверные сведения об изготовлении первого растворимого стекла имеются уже в трудах средневековых алхимиков (1520 г.). Но только в 1818 г. немецкий ученый Йоган Фукс научно обосновал химию и физику его получения. По результатам его трудов в 1826 г. был построен первый завод по производству растворимого стекла. С этого момента и началось его широкое применение в различных отраслях промышленности.

Химический состав натриевого растворимого стекла может быть выражен формулой:

Na2O x nSiO2 + mH2O

Из неё видно, что оно (растворимое стекло) не имеет постоянного состава, и соотношение между отдельными составными частями может меняться. Отношение: SiO2 : Na2O = M, показывающее, сколько кремнекислоты приходится на единицу окиси натрия, называется силикатным модулем стекла. Величина его обычно колеблется в пределах от 2.2 до 3.5. Чаще всего производится и встречается стекло с модулем 2.6 – 2.8.

Количество воды может быть самым неопределенным. В зависимости от этого в коллоидном растворе растворимого стекла меняется его консистенция – “плотность”, измеряемая градусами шкалы Боме или показаниями удельного веса. Заводы обычно отпускают растворимое стекло плотностью 40 – 50оBe (плотностью 1.38 – 1.50), и затем на месте работ оно разбавляется водой до нужной концентрации.

При добавлении растворимого стекла к воде, идущей на затворение цемента, его сроки схватывания сильно сокращаются (см. Таблица 64-1). Обусловлено это тем, что в результате химической реакции между щелочным силикатом (жидкое стекло) и составными частями цементного клинкера (гидроалюминат кальция) образуются коллоидные гидросиликат кальция и алюминат натрия по уравнению:

3Na2O x SiO2 + 3CaO x Al2O3 x nH2O = 3CaSiO3 x nH2O + 3Na2O x Al2O3

Именно образующийся в составе бетона алюминат натрия и является очень сильным ускорителем его схватывания.

Кроме того, проходит еще одна реакция, между жидким стеклом и известью, находящейся в цементе c образованием силиката кальция:

Na2O x 2SiO2 + CaO = Na2O x SiO2 + CaSiO3

Силикат кальция очень прочный и плотный материал. Пористый кусок, например, негашеной извести, обработанный раствором жидкого стекла, становится настолько плотным и прочным, что его можно полировать. Отлагаясь в порах твердеющего камня, силикат кальция, придает ему повышенную плотность и водонепроницаемость.

Вот эта совокупность свойств – ускорение схватывания бетона от образования алюмината натрия и пониженная проницаемость порового пространства, за счет кольматирующего действия силиката кальция и обусловило очень широкое применение жидкого стекла в качестве добавки для получения водонепроницаемого бетона для аварийных работ – заделка протечек, зачеканка швов и т.д.

Таблица 64-1

Влияние добавки растворимого стекла на сроки схватывания цемента.

Добавка растворимого стекла в % от массы цемента

Начало схватывания (час – мин)

Конец схватывания (час – мин)

0

1 – 40

5 – 05

2

1 – 02

3 – 10

5

0 – 38

2 — 47

О характере влияния растворимого стекла на прочность, можно судить из Таблицы 64-2

Таблица 64-2

Влияние добавок растворимого стекла на прочность в % от бездобавочного

(для цементно-песчаного раствора пропорции 1:3 и В/Ц=0.58)

Возраст в сутках

Добавка растворимого стекла

0%

4%

8%

12%

16%

7

100

108

108

157.6

131,5

28

100

76.6

76.6

74.4

72.5

Как и в случае с содой, растворимое стекло, как ускоритель твердения цементов, находит применение только в исключительных случаях, когда получить высокую начальную прочность важнее, чем высокую последующую, 28-ми суточную (марочную).

Нужно также обязательно отметить, что растворимое стекло часто бывает непостоянным как по хим. составу так и по плотности. Проконтролировать этот показатель, хотя бы частично, поможет Таблица 64-3

Таблица 64-3

Зависимость удельного веса растворов жидкого стекла от процентного содержания растворенного силиката

Состав

(в %)

Содержание растворенного силиката, %

оВе

(градусы Вёме)

Удельный вес

(г/см3)

Силикатный модуль жидкого стекла

Na2О

SiO2

0,64

1,05

1,69

2,3

1,0061

1,69

1,90

3,13

5,03

8,0

1,0584

4,04

6,65

10,69

14,0

1,1069

6,02

9.91

15,93

20,4

1,1673

10,14

16,70

26,84

33,2

1,2970

12,04

19,82

31,86

39,2

1,3705

13,00

21,40

34,40

41,7

1,4037

13,93

22,94

36,87

44,4

1,4414

         

2,06

2,99

5,98

8,97

11.1

1,0829

4,50

9.00

13,50

17,0

1,1328

6,06

12,12

18,18

22,0

1,1789

8,43

16,86

25,29

30,5

1,2664

9,38

18,76

28,14

33 7

1,3028

10,53

21,06

31,59

33,7

1,3426

11,12

22,24

33,36

38,8

1,3653

11,55

23,10

34,65.

40,3

1,3849

12,01

24,02

36,03

41,6

1,4023

12,43

24,86

37,29

42,8

1,4188

12,89

25.78

38,67

44.5

1,4428

17,20

34.40

51,60

55,6

1,6219

18,42

36,84

55,26

58,8

1,6821

         

2,40

0,52

1,21

1.73

2,1

1,0147

1,03

2,41

3,44

4,4

1,0313

3,02

7,06

10,08

12.4

1,0935

4,99

11,66

16,65

20,0

1,1600

         

2,44

8.29

19,64

27.93

32,3

1.2866

9,25

21,92

31,17

35,7

1,3266

10,20

24,17

34,37

39,8

1,3783

10,82

25,64

36,46

41,2

1,3969

11.40

27,00

38,40

43,1

1,4230

11.98

28,39

40,37

45,2

1,4629

         

3.36

0 55

1,80

2,35

2,6

1,0183

2.06

6,72

8,78

9.9

1,0733

3,03

9,89

12,92

14,8

1.1499

4,03

13,15

17,18

18,9

1,1137

5,08

16,58

21,66

23,5

1,1934

5,97

19,49

25,46

28,1

1,2404

6,49

21,18

27,67

30,4

1,2653

6,88

22,46

29,34

32.0

1,2832

7,47

24,38

31,85

34,9

1,3170

8,04

26,24

34,28

37,4

1,3476

         

6.4.1 Пенобетон на основе жидкого стекла.

Жидкое стекло, в качестве вяжущего используется для получения прочных теплоизоляционных материалов способных работать при повышенных эксплуатационных температурах до +800оС. Это очень ценное и важное свойство делает его незаменимым для теплоизоляции различных высокотемпературных трубопроводов на силовом и паросиловом энергетическом оборудовании.

В качестве пенообразователя вполне подходит обыкновенное хозяйственное мыло. Наполнителем могут выступать две форма кремнезема – кристаллического SiО2 (обыкновенный песок) и аморфного SiO2 (тонкомолотое стекло, минеральная вата и т.д.).

Для изготовления жаростойкого пенобетона потребуется также натриевое жидкое стекло плотностью 1.3 – 1.45 г/см3 с силикатным модулем 2.45 и выше. В качестве отвердителя выступает кремнийфтористый натрий в виде технического порошка. Заполнитель – песок молотый до удельной поверхности в 4500 см2/г или минеральная вата.

Приготовление пенобетона на жидком стекле заключается в перемешивании жидкого стекла, отвердителя (кремнийфтористого натрия) с заполнителями и отдельно приготовленной пеной.

Твердеет он в естественных условиях при температуре более 5оС в течении 1 – 2 суток. При низкотемпературной сушке при температуре 60 – 80 оС процесс твердения сокращается до 10 часов.

Физико-механические свойства жидкостекольного пенобетона можно гибко менять, варьируя концентрацию мыльного раствора (см. Таблица 641-1)

Таблица 641-1

Составляющие пенобетона, расход на 1 литр смеси

Концентрация хозяйственного мыла в пенообразователе, %

Плотность получаемого пенобетона кг/м3

Прочность на сжатие пенобетона кг/см2

10

431

13.4

20

380

12.5

30

300

10.0

40

310

11.0

50

306

9.5

60

308

9.0

70

301

7.4

80

304

8.0

90

308

6.0

100

300

5.5

Все составы изготавливались по следующей рецептуре:

— натриевое жидкое стекло плотностью 1.34 г/см3 250 гр.

— кремнийфтористый натрий 50 гр

— молотый песок 150 гр

— пенообразователь 36 см3

Пенобетон на жидком стекле достаточно прочен. При одинаковой плотности он получается даже прочней автоклавного газосиликата. Ни один другой вид пенобетона, на цементной основе не может похвастаться подобным (см. Таблица 641-2)

Таблица 641-2

Зависимость прочности пенобетонов различного вида

Средняя плотность пенобетона кг/м3

Прочность пенобетона в кг/см2

Пенобетон на жидком стекле

Ячеистый газосиликат

100

0.9

200

3.8

300

10

400

22

15

500

39

25

600

58

33

700

74

50

800

92

72

900

110

98

Коэффициент теплопроводности пенобетона на жидком стекле, определенный методом постоянного источника тепла. Приведенные в Таблице 641-3 данные свидетельствуют, что теплопроводность пенобетона зависит не только от средней плотности, но и от строения веществ, входящих в его состав. При средней плотности в 200 кг/м3 коэффициент теплопроводности на аморфных формах кремнезема (тонкомолотое бутылочное стекло, минеральная вата) ниже, чем на кристаллических (молотый кварцевый песок) и составляет соответственно 0.066 и 0.071 Вт/(м х оС).

Таблица 641-3

Теплопроводность пенобетона на жидком стекле в зависимости от плотности и вида заполнителя.

Вид пенобетона

Средняя плотность,

кг/м3

Коэффициент теплопроводности,

Вт/(м х оС).

Изменение теплопроводности, пенобетона по отношению к пеностеклу (Δλ), %

пенобетон на жидком стекле

пеностекло равной плотности из расплава

(по СНиП, для сравнеия)

Пенобетон на основе жидкого стекла с наполнителем из кристаллического SiO2 (молотый песок)

100

0.051

150

0.062

200

0.073

0.0697

+ 4.7

250

0.081

0.081

0

300

0.093

0.093

0

350

0.109

0.102

+ 6.9

400

0.130

0.116

+ 12

 

То же, наполнитель – аморфное SiO2 (молотое бутылочное стекло, мин. вата)

204

0.066

0.0697

— 5.3

240

0.070

0.079

— 11.4

260

0.072

0.0837

— 13.9

Термическую стойкость пенобетона на жидком стекле проверяли на образцах кубах с ребром размером 7.07 см.

Образцы нагревали при 720оС в течении 45 минут, затем извлекали из печи, охлаждали до 30 – 40 оС в потоке воздуха температурой 0оС и снова помещали в печь. До разрушения образцы выдержали 12 циклов смены температуры.

Предельная температура начала деформации образцов-цилиндров диаметром 36 и высотой 50 мм под нагрузкой 0.5 кг/см2 составила 760оС. Таким образом, пенобетон на жидком стекле может быть использован при температуре до800оС.

Тема: Анализ строительного Интернета. Некоторые сообщения с Форумов.

Было размещено 07.07.03 по адресу: http://forum.vashdom.ru/forum8-10-11d.htm

Очкарики наступают 1 (Как правильно зажарить шашлык …..)

Меня всегда зачаровывал вкус шашлыка сделанного профессиональными шашлычниками. Я их дотошно распрашивал, записывал рецепты соусов, экспериментировал с мясом — все не то. Но однажды, рассматривая упаковку с древесным углем, наткнулся там на очень интересный совет — шашлык на углях переворачивать только один раз. Зарумянить с одной стороны, затем перевернуть, — и с другой. Я же всегда крутил шампура — старался равномерно прожарить. Попробовал — блеск, вот он тот непревзойденный вкус. Мясо прожаренное, но сочное и ароматное. Так что шашлычники не раскрыли мне главный секрет? Думаю они просто мысли не допускали, что таких элементарных вещей я не знаю.

Примерно такая же картина и в прикладном бетоноведении. Здесь, на Форуме, очень животрепещуща тема стяжки. То она непрочна, то отслаивается, то трескается и вообще управы на нее нет. Даже импортные сотавы бывает взбрыкивают. Все делятся секретами, советами и рекомендациями. Но никто не сказал главное — «Мясо нужно переворачивать один раз!»

Если спросить любого бетоноведа, почему на цементной стяжке образовываются трещины и отслоения, вот так впоймать, препереть в угол и в лоб — Почему? Ану колись гад. Что он ответит?

— Дык, это, усадка блин.

И будет смотреть на вас, как на законченного идиота, не знающего таких элементарных, в его понимании, вещей. Если очкарика и дальше мучить, он начнет что то лепетать про ВэЦэ, контрацептивы, гидросульфо… тьфу! и прочие трехкальциевые силикаты. В итоге вы расстанетесь взаимно удовлетворенными. Он — что блеснул эрудицией, Вы — что наконец то отвязались от придурка.

Думаете он глупости говорил? Отнюдь. Если все его рассуждения изложить понятным языком и вывести простые рекомендации, Вы и сами в этом убедитесь. А я просто помогу — буду переводчиком.

1. Эта загадочная контракция.

Если к цементу прилить воду начнется химическая реакция. По научному — цемент гидратирует. Продукты этой реакции — комплексные химические соединения, настолько сложны для понимания простого смертного, что даже их названия трудновыговариваемы. Но для нас важно одно — эти вновь образовавшиеся соединения, новообразования, занимают обьем несколько меньший, чем исходные вещества их родители — цемент и вода. Насколько меньший? — В среднем примерно на 3 процента. Если в цифрах, то обьем каждых четырех грамм воды, при химическом связывании с цементом уменьшается на 1 см3, а уменьшение истинного обьема системы «цемент+вода» составляет 4-5 см3 на каждые 100 гр. цемента.

Подобные внутренни изменения, выражающиеся независимо от условий твердения в сокращении истинного обьема системы «цемент+вода» и называются контракцией цемента. В физическом плане, контракция сопровождается суммарной усадкой, выражающейся в уменьшении внешнего обьема твердеющего цемента на протяжении длительного периода. Это приводит к увеличению прочности и, одновременно, пористости, а в некоторых случаях — к перенапряжению структуры и частичному разрушению цементного камня. Вот откуда трещины и отслоения. Это теория. Теперь — практические рекомендации, проистекающие из нее.

1.1 Кашу маслом испортишь!

Это, казалось бы противоречащее жизненному опыту утверждение, в нашем случае оказывается справедливо. Действительно, чем меньше цемента, тем меньше новообразований. Соответственно и сокращение их обьема вследствии контракции, в пересчете на суммарный обьем уложенного раствора меньше. А раз так то и усадочные деформации будут уже не такими сильными и, может быть, уже не проявятся в форме трещин.

Меньше цемента — меньше прочность. Верно. А нужна ли простой стяжке она такая уж большая? Тем более, что зачастую она выполняет функции всего лишь подстилающего, гидроизолирующего или выравнивающего слоя. И действительно, строительное законодательство нормирует для стяжек марочность порядка М25 — М75, редко больше. Что такое М75, много это или мало? Если встать на одну ногу, взять в руки груз весом 15 тонн и подпрыгнуть — стяжка разрушится. Если взять всего 10 тонн — устоит.

По технохимическим расчетам, прочность М75 можно вполне достичь, смешав цемент М400 с песком в объемной пропорции как 1:8. Если использовать цемент М500 то и вообще 1:12 будет нормально. (Плюс-минус пару тонн, какая вам собственно разница?).

1.2 И опять — «Чем меньше — тем лучше».

Цемент только тогда превращается в вяжущее, когда он смешан с водой. Воды, для полной гидратации цемента, нужно немного. Примерно треть от массы цемента. Если больше — это уже перебор. От лишней воды никакой пользы, один вред. Мало того, что в растворе она выполняет функции «жидкого заполнителя», прочности от которого ну никакой, так еще зимой она замерзнет и вообще все разорвет. Школьный опыт с бутылкой наполненной водой и выставленной на мороз помните?

И даже если мороза никакого не предвидится, все равно плохо. Особенно для стяжки. Площадь большая, испарение лишней воды бурное и быстрое. На своем пути пары воды буквально пронзают слой еще не набравшего прочность раствора. Он становится рыхлым, пористым и непрочным.

1.3 Крупное яблоко всегда вкусней мелкого.

Вышеприведенная сентенция не всегда истинна. Но применительно к заполнителям, вернее к главному заполнителю в стяжке — песку, это несомненно.

Как известно, все строительные композиции на основе цемента обязательно содержат заполнители — песок, щебень или все вместе. Пустоты между заполнителем занимает цемент. Прогидратировав с водой он то и склеивает все в единый монолит. Чем меньше оставшихся пустот, тем меньше потребуется цементного клея на его заполнение. А мы уже знаем, меньше цемента — меньше усадка.

Пустотность заполнителя характеризуется общим понятием — «гранулометрия заполнителя» и описывается строгими математическими законами. В соответствии с которыми меньший элемент заполнителя должен быть в 6.5 раза меньше большего. Для песка этот строгий математический параметр описывается обобщающей характеристикой — «модуль крупности». Чем он выше (до определенного предела разумеется), тем гранулометрия песка ближе к оптимальной. И соответственно цемента на заполнение пространства между отдельными песчинками потребуется меньше.

Природные пески целых стран имеют «плохой» модуль крупности. Украины например. Бог обделил — что тут поделаешь. Единственный выход — обогащение. Нужно взять песок, высушить его (иначе не сеется) и рассеять на фракции. В нужной пропорции смешать все назад, а мелочь выбросить. Долго, дорого, нудно. А куда деваться? Уж очень эффективно получается. Именно так и поступают все производители сухих смесей.

Зашел в центральную аптеку.

— Дайте что нибудь, ячмень на глазу вскочил.

Тетка почесала репу и выдала:

— От ячменя только дуля есть.

Так и в нашем случае, не будем сильно умными, а воспользуемся простым народным средством. В мелкий песок просто добавим крупного заполнителя. Ну не совсем крупного — гранотсев, например, вполне подойдет.

1.4 «… опять за рыбу гроши.»

Только вроде бы разобрались с песком — новая напасть. Он оказывается еще и с глиной. И пусть этой глины мизер — 2-3 процента, вред от нее огромен и недооценивать его нельзя. А чтобы понять всю глубину проблемы опять немного теории.

Как я уже говорил, заполнители, в идеале, должны иметь определенную гранулометрию. Чем ниже пустотность — тем меньше нужно цемента на ее заполнение. Но цементный клей должен также и покрыть каждое зерно заполнителя целиком. При этом зерна немного отодвигаются друг от друга на толщину покрывающей их пленки цементного клея.

Когда заполнитель сравнительно крупный — черт с ней, с этой раздвижкой. Микроном больше, микроном меньше. А если мелкий? А если его размеры сопоставимы а то и меньше толщины этой пленки?

Непонятно? Сейчас разжую.

Представьте себе футбольный мяч. Теперь мысленно заполним его шариками поменьше — например от подшипника. Если посчитать, то окажется, что наружная поверхность футбольного мяча намного меньше суммы наружных поверхностей шариков, его заполняющих.

Частички глины очень маленькие. В тысячи раз меньше частиц песка. Поэтому удельная поверхность даже чуточки глины соизмерима, а то и больше, с удельной поверхности гораздо большего количества песка.

 

Добавки для производства пенобетона.

 

Больше глины в песке, соответственно больше его суммарная удельная поверхность. Значит нужно больше воды на обволакивание этих поверхностей. Увеличиваем количество воды — нужно добавлять цемент. Сплошной перерасход. Как быть? Очень просто — песок тщательно промыть. Или использовать уже промытый — речной. Всего то делов, а мы тут бодягу разводим.

* * * *

Ура!!! — мы теперь знаем истинную рецептуру состава для стяжки.

Берем ведер 8 песка, туда же пару ведер гранотсева. Все это в бетономешалку. Воды не жалеть. Колотим. Грязную воду сливаем. Добавляем свежую. И так несколько раз. Все пошла чистая. Промыли.

Тщательно сливаем воду, песок пусть остается. Бухаем к нему ведро цемента. Отмеряем все туда же треть ведра и еще чуть-чуть воды. Заново переколачиваем. И — опля!!! — под ноги шлепается куча чуть влажного песка. И что теперь с ним делать? Где это чертов очкарик? Насоветовал гад.

Не, наверное все правильно. Да и в умных книжках именно так все и написано. Нужно звать другого очкарика — химика. Ау химик. Ты где?

P.S. :-))) Химик придет завтра……..

Сергей Ружинский, Харьков, Городок

Тема: Анализ строительного Интернета. Некоторые сообщения с Форумов.

Было размещено по адресу: http://www.allbeton.ru/read.php?f=1&i=3791&t=3790

Вопрос:

Автор: Oleg (—.lutsk.ua)
Дата:   05-06-04 12:07

для уменьшения количества трещин в пенобетоне(блоках) добавляем мел строительный.
Вопрос к специалистам: как повлияет мел на характеристики пеноблока со временем(прочность, морозостойкость …)?

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (—.itl.net.ua)
Дата:   05-06-04 15:28

для уменьшения количества трещин в пенобетоне(блоках) добавляем мел строительный.
Вопрос к специалистам: как повлияет мел на характеристики пеноблока со временем(прочность, морозостойкость …)?

В соответствии с технохимическими расчетами при гидратации среднеалюминатных цементов может быть дополнительно связано примерно 12% кальцита введенного в бетонную систему извне. Таким “подарком” грех не попользоваться. Проще всего это сделать в форме добавки мела. Мел связывает определенное количество портлантида в труднорастворимые соединения а также способствует повышению степени гидратации цемента. Это приводит к увеличению концентрации новообразований в цементном камне и к повышению прочности бетона.
На этом факте и основано применение мела в качестве добавки к бетонам.

Так для тяжелых бетонов 2400 кг/м3 (по легким и тем более ячеистым у меня под рукой данных нет) добавка до 10% мела взамен цемента практически не отражается на их 28-суточной прочности.(Зато прочность на изгиб несколько возрастает).
Замена 20% цемента мелом снижает её на 10%, 30% мела снижают прочность на 25%.
В длительной перспективе (есть данные только до 2-х лет) идет медленный но неуклонный набор прочности. И если 20% мела от массы цемента дают недобор 28-суточной прочности на 10%, через 2 года хранения “недобор” будет компенсирован и в дальнейшем следует ожидать уже небольшой её прирост.

Обычно мел вводится в систему в виде меловой суспензии получаемой в процессе активного перемешивания меловой крупки с водой или барботирования в составе воды затворения. В случае работы с пенообразователями на основе смеси жирных и смоляных кислот (СДО) меловая суспензия одновременно выполняет функции стабилизатора пены.

Бетон с оптимальной добавкой мела (10% от массы низкоалюминатного цемента и до 30% для высокоалюминатных цементов) обладает очень важным свойством – он приобретает эффект самозащищенности в сильноагрессивных магнезиальных средах. Кроме того повышается плотность бетона, модуль упругости, водонепроницаемость, морозо- и морозосолестойкостью. Бетонная смесь с добавкой мела отличается повышенной водоудерживающей способностью, стабильностью и пониженной водопотребностью.
Все это обусловило достаточно широкое применение мела в качестве спец. добавки для производства особовысококачественных оборонных объектов. Экономический эффект от внедрения мела в таких бетонах составил на Украине почти 2 млн. рублей ( в ценах 1988 г.)
Более подробно о добавке мела будет рассказано в рассылке, которая выйдет в качестве приложения к циклу “ускорители” — это когда повалят J вопросы, где брать молотую негашеную известь

Было размещено по адресу: http://www.allbeton.ru/read.php?f=1&i=3735&t=3731

Вопрос:

Автор: zak (—.dialup.wplus.net)
Дата:   28-05-04 17:15

Наверное каждый пенобетонщик мечтает об автоматизации производства пеноблоков- я не исключение. Пообщался с немцами-говорят, что у них есть такой завод, но дает плотность только 800.
Может быть кто-то из наших талантов создал нечто автоматизированное? Не знаете ли Вы таких, я бы с удовольствием пообщался

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (—.itl.net.ua)
Дата:   29-05-04 10:33

Любая автоматизация в нынешней технологии производства пенобетона «упирается» в разнесенность и многостадийность технологического поцесса. Автоматизировать его теоретически возможно, но вот стоит ли, из экономических соображений? Во всяком случае для существующего технологического регламента.

Первой попыткой «собрать все в кучу» и тем самым максимально возможным образом все хозяйство автоматизировать явилась т.н. баротехнология — в некое устройство загрузили ингридиенты — через несколько десятков метров получили из шланга готовую пенобетонную смесь. Может быть не так дешево как хотелось бы получается, но зато воспроизводимость заявленных характеристик пенобетона закладывается еще на стадии проектирования барооборудования. Потребителю остается только использовать качественные ингридиенты (цемент, пенообразователь, ускоритель и т.д.) и соблюдать элементарные правила.

Но пенобетон из шланга это еще не готовый продукт — это всего лишь одна из стадий производства, — технологический передел, не представляющий абсолютно никакого интереса для потребителя.
Чтобы более полно автоматизировать процесс получения именно товарного продукта требуется модифицировать и следующую стадию производства, на которую мало обращают внимание — вызревание. (Многие пенобетонщики уже «дозрели» до понимания этого факта. Рассуждения, типа -Вот сделаем пенобетон, а дальше трава не расти» после первой же заливки упираются в кинетику твердения пенобетона — «Не встает быстро», говорят обычно).

В этом плане Виагрой для пенобетона могут послужить эффективные ускорители (либо комплексные усилия по управлению кинетикой набора прочности) — без них какие либо потуги по автоматизации тех. процесса превратятся в утомительное рукоблудство.

А переход на новые принципы ускорения кинетики набора прочности бетоном являются прекрасным поводом модернизировать и технологию их производства вообще и перейти на двумодальную пористость посредством вибровспучивания. (При весьма незначительном усложнении техпроцесса, кстати). На формирование теоретической основы подобного качественного скачка в производстве пенобетонов, собственно говоря и направлен цикл рассылок посвященных ускорителям (подписка на рассылку на Главной странице этого сайта).

На днях беседовал по телефону с ребятами из славного азовского городка. Они ранее приезжали ко мне и воспользовались этими рекомендациями. Минут десять не мог понять, чего же им ещё нужно — добились распалубовки в 15 минут!!!!! Наконец понял: — Им теперь хочется уже управлять процессом в сторону замедления, а то не успевают. 🙂

Автоматизация производства пенобетона возможна только после незначительного дополнения технологии его производства на базе существующего оборудования, направленного на управляемое пороформирование вкупе со столь же управляемой кинетикой набора прочности. Таково мое личное мнение.

Было размещено по адресу: http://www.allbeton.ru/read.php?f=1&i=3677&t=3674

Вопрос:

Автор: Сергей (—.dial.s-net.net.ua)
Дата:   21-05-04 19:39

Подскажите, цемент марки ПЦ-400 и марки ПЦ-500 какого Украинского производителя наиболее подходит для производства пенобетона (качество/цена).
Заранее благодарен.

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (—.itl.net.ua)
Дата:   22-05-04 11:53

В самом Вашем вопросе сокрыта потенциальная ошибка.
На Украине НЕТ цементов обозначаемых как ПЦ-400 или ПЦ-500.
У нас цемент имеет еще и так называемую группу эффективности (крайний случай проявления излишней “самостийности” — забежали даже вперед европейского цементного паровоза). Поэтому обозначение имеет вид, например: ПЦ\II – 500
Вы прочтете (на мешке, этикетке, сертификате, паспорте соответствия и т.д.) что это портландцемент марки 500, сделаете на нем пенобетон – и вполне вероятно, что у Вас ничего не получится.

Дело в том, что это будет цемент второй группы эффективности (ПЦ\II). А согласно украинских стандартов в таком цементе допускается от 6 до 35% минеральных добавок. Как Вы думаете, имея такую широкую” вилку, сколько к дорогому клинкеру добавят дешевого шлака? Причем на абсолютно законных основаниях.
По сути это будет уже Шлакопортландцемент – так его раньше и называли, честно и без непонятных манипуляций с обозначениями (мягко говоря). А шлакопортланд, без соответствующих операций, подстегивающих его кинетику набора прочности, применять в пенобетонных технологиях очень сложно – он медленно твердеет. Без ускорителей или пропарки наверняка не обойдетесь.

Выбирая украинский цемент нужно обязательно ориентироваться на первую группу эффективности (обозначается, как ПЦ\I – 400, -500) там шлака до 5%. Но она очень редка, дефицитна и, разумеется, дороже чем 2 группа.

Выбирая производителя, следует обязательно ориентироваться на его мощности в плане производства клинкера. На тех заводах, где производственные мощности слабы, или сырьевые запасы скудные, или потребность утилизации доменных шлаков превалируют (например Днепродзержинск, Краматорск), не делают высокомарочные быстротвердеющие цементы. А если и “делают” лучше б они этого не делали.

Предприятия “сидящие” на прекрасном сырье с близостью энергетической и транспортной инфраструктуры, с крупнейшими в Европе печами (например Каменецк-Подольск и Балаклея) потенциально способны выпускать качественные быстротвердеющие чистоклинкерные цементы. Но они уже ориентированы кто на Киев, кто на Россию и зарубеж, не испытывают затруднений со сбытом своей продукции, и, соответственно, имеют возможность диктовать свои условия – дорогой цемент у них. Сие же можно распространить и на “узких специалистов” типа Амбросиевки – сульфатостойкие, и особо высокомарочные цементы.

И совсем уж исключительны – производители, что называется штучного товара – разных модификаций глиноземистых цементов Харьковский опытный и Константиновский “Утяжелитель” (про их цены я вообще молчу, чтобы не пугать людей). Их продукция грамотно использованная в качестве добавки к основному цементу способна существенно подлечить главный бич пенобетона – повышенную трещиноватость.

Было размещено по адресу: http://www.allbeton.ru/read.php?f=1&i=3673&t=2489

Вопрос:

Автор: Cтас (—.73.sitel.com.ua)
Дата:   19-04-04 10:22

Подскажите пожалуйста насколько точную дозировку цемента и песка можно осуществить, считая обороты шнека.И за сщёт чего при использовании воздуха снижает активность цемента примерно на 8-15% (из последней рассылки).Вопрос не из любопытства, а дело втом что у меня
цемент проходит :1 задувают в цементовоз, 2 выдувают на склад, 3 методом инжекции подаю в расходный бункер,затем смешиваю цемент с песком и опять воздухом подаю в смеситель.Использую компресор 5куб/мин 8атм. Ещё хочу включить в цепочку (технология бесконтактного помола материалов),там помол происходит тоже за счёт воздуха.

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (—.itl.net.ua)
Дата:   19-04-04 12:50

По дозировке цемента посредством подсчета оборотов шнека…

Из нашей практики: Если в бункере цемент более менее улежавшийся — (прошло хотя бы 5 — 6 часов с момента выдувки) его насыпная плотность стабилизируется, во всяком случае без проблем удавалось дозировать цемент в 50 кг мешки с точностью плюс-минус 0.5 кг — большая точность нам была просто не нужна.
Подсчет оборотов велся сначала визуально, а затем при помощи простейшей электронной схемы — на валу был приклеен магнитик, который один раз на оборот замыкал контакты геркона, а тот управлял пересчетной декадой на одной микросхеме. Микросхема через дешифратор (еще одна микросхема) управляла жидкокристаллическим индикатором. Оператор смотрит на цифры и в нужный момент выключает эл. двигатель. Все.
Эту схему элементарно просто можно полностью автоматизировать, но в нашем случае это было не нужно.

По потере активности от аэрации…

Имелось в виду, что каждый цикл аэрации разнесен по времени на достаточно длительный период. Цемент взаимодействует не только с атмосферной влагой, но и с атмосферной углекислотой. Те реакции, которые должны происходить у Вас в пенобетоне, начинаются еще в бункере — происходит потеря активности и карбонизация монминеральных составляющих клинкера.
Чем меньше минеральных добавок-наполнителей в цементе, тем сильнее выражен эффект.
Если у Вас циклы транспортировки с применением аэрации происходят быстро — в течении нескольких раз за пару тройку дней, то продувка цемента воздухом и, соответственно введение в него новой порции атмосферной влаги и углекислоты можно расценивать как разовое.


По помолу в газовой среде…

Идея использовать струйную мельницу для домола цемента, тем более имея достаточно мощный компрессор, весьма рациональна. Тем более, что подбором сопел и разгонных камер можно вполне выйти на механоактивацию (читайте про сопло Лаваля — газовая термодинамика).
Взаимодействие атмосферной углекислоты с цементом (карбонизация) достаточно медленный процесс, и если вы будете сразу использовать подобным образом обработанный цемент (а по иному не получится т.к. диссипация энергии при механоактивации — порядка 30 — 40 минут, держать его без дела — значит терять бестолку полученный эффект) то она Вам не грозит.

Автор: Cтас (—.193.sitel.com.ua)
Дата:   20-04-04 14:44

Прежде всего спасибо за ответ.

Не является ли сопло Лаваля, две конусные трубы сваренные между собой малым диаметром? Мне что-то такое на основе таких конусов сделал один (кулибин)эта штука имеет колосальный всасывающий эфект,и большую скорость на выходе я ей пользуюсь для подачи песка в бункер.И ещё вопрос, будет ли правильно обработать в струйной мельнице не один цемент,а совместно цемент с песком.

С уважением Стас.

Автор: Сергей Ружинский (—.itl.net.ua)
Дата:   20-04-04 15:24

Сопло Лаваля — гидродинамическое устройство специальной формы, в котором газовый (пылегазовый) поток претерпевает сначала сжатие а затем расширение. Благодаря этому его скорость значительно увеличивается, а поднапорное давление рабочего тела трансформируется в увеличение его скорости.

Конфигурация сопла Лаваля формируется сложными кривыми, расчитываемыми по спец. мат. зависимостям в зависимости от входящей и выходящей скоростей, плотности газа и многих других. Расчитывать нужно для каждого типоразмера отдельно — просто копировать размеры в сторону увеличения или уменьшения нельзя т.к. не будут соблюдены критерии подобия (а их. кажись, для этого случая — 12 шт).

Сопло Лаваля Вы могли видеть на любой ракете. На авиационных турбореактивных двигателях они тоже имеются в обязательном порядке, но визуальную картинку искажает форсажная камера.

В упрощенном варианте сопло Лаваля действительно можно представить в качестве двух конусных трубок.

Механоактивация в струйных мельницах проходит намного эффективней, если в качестве мелимого тела используется цементно-песчаная смесь.
Но её коррозионное воздействие на разгонные сопла настолько высока, что в течении очень короткого времени оно сильно изнашивается, и сбивает запроектированные настройки конфигурации сопел. Производительность и тонина помола начинают меняться в худшую сторону. Изготовление мундштуков сопел даже из металокерамики — карбида вольфрама, мало спасает ситуацию.

Автор: Cтас (—.13.sitel.com.ua)
Дата:   10-05-04 14:25

Заинтересовал недорогой и простой в изготовлении шнек, труба и арматура (из последней рассылки),сделал и опробовал на песке.
Когда подаёшь на разжим спирали, примерно через 150-200кг.спираль начинает клинить в трубе,а при подаче в обратную сторону её скручивает в меньший диаметр,меняется шаг и она снова клинит.
Труба; внутр.диаметр 80;арматура 8мм. завитая на трубу 54,600об.мин.на валу. Арматуру перед завивкой грел автогеном.
Где ошибка? Нельзя греть арматуру или шнек не работает с песком?
С уважением Стас.

Автор: Сергей Ружинский (—.itl.net.ua)
Дата:   10-05-04 17:47

Шаг спирали должен быть максимально возможно равномерный. В противном случае в месте, где он наименьший, будут регулярно возникать пробки.
Также возможно возникновение пробок в криволинейных местах и изгибах рукава.

Проблема неравномерности шага усугубляется еще влажностью материала, вернее его текучестью, а если еще точней — углом ската.
По русски:
Насыпьте гору цемента. Добавляя новые порции на вершину получающегося конуса, вы увидите, что угол конуса все время остается примерно постоянный — т.е. Вы воочию увидите угол ската для цемента. Его даже измерять необязательно.

Теперь то-же самое проделайте с песком. Вы увидите, что получаются конусы разной конусности (простите за тавтологию). Чем острей конус, чем хуже песок ссыпается с кучки, тем больше его угол ската. Для сырых и липких материалов он может почти вплотную приближаться к 90 град.

Лечение проблемы:
1. Не транспортировать влажные материалы

2. Если это невозможно

— изготавьте спираль из прочного и пружинящего материала (чтобы разовая случайная пробка или «временное непрохождение» не усугубляло ситуацию и еще более не увеличивало неравномерность шага спирали. Еще, пружинящая спираль не так боится реверса, когда Вы опорожняетесь от запора.

— старйтесь изготавливать спираль не из круглого а из полосового профиля (на ребро). Нечто среднее, но технологичней — прямоугольный профиль. Хоть и трудней будет навивить, зато образующая профиля будет гораздо меньше, соответственно будет меньше трение -проскальзывания и, соответственно, торможения материала.
Самое лучшее и простое решение (и элементарно навивать) это квадратный профиль, но он дефицитен.

— уменьшите шаг спирали

— обеспечьте плавный и «без ямок»уклон спирали в сторону выгрузки без крутых перегибов

— обеспечьте равномерность шага спирали еще не стадии изготовления, а не последующим растягиванием. На токарном станке, например. Если не будет хватать «резьбовых» шагов — переставьте сзади гитару колес и перещелкните на «крупный шаг» — обычно про него забывают т.к. никогда не пользуются.

— контролируйте загрузку, чтобы шнек «не захлебывался» и его «не пучило». Шнек всегда должен работать с проскальзыванием а не внатяг.
Чем менее сыпучий материал, тем сильнее должно быть проскальзывание.

— используйтеь короткие шнеки с промежуточной перегрузкой.

Все таки данная конструкция предназначена для транспортировки цемента, который более сыпуч, всегда сухой и не такой абразивный, как песок. Поэтому будьте готовы, что Вам прийдется попотеть, чтобы добиться его стабильной работы на песке. Особенно на влажном.
Удачи.

С уважением Сергей Ружинский.

Автор: Zak (—.dyn-ip.SPb.SkyLink.RU)
Дата:   25-05-04 15:50

Уважаемый Сергей,
интересный вопрос по дозированию цемента при помощи счета количества оборотов шнека.
На сколько я понимаю, аналогичный метод дозирования применяют в волковысских смесителях непрерывного типа МАШ и Т 100.
К тому же, в них легко дозируется вода, т.е. регулируется водо-цементное отношение.
Не знаете ли Вы каково качество смешивания, что-то оно вызывает сомнение, да и точность дозации не оговаривается?
Интересно было бы узнать Ваше мнение по этим вопросам.

Автор: Сергей Ружинский (—.itl.net.ua)
Дата:   25-05-04 17:50


Вообще то дозирование путем подсчета оборотов шнека не совсем верное – т.к. в зависимости от условий загрузки/разгрузки все время будет меняться и производительность шнека. Соответственно прямой подсчет оборотов не способен обеспечить ни точность дозирования ни её стабильность. Обычно применяются дозаторы т.н. непрерывного типа, где транспортирующий механизм – транспортерная лента или шнек подвешены на сложной рычажной системе. А измерение ведется деффиренцированно по времени, балансу ветвей подвеса и скорости транспортирования (в приводе применяютя двигатели с изменяемым числом оборотов). Всем этим хозяйством управляет электроника, либо на отечественных дозаторах – механо-электрические следящие системы.
Разумеется, что чем сложней система тем она менее надежна. И даже супер навороченные импортные непрерывные весовые дозаторы не лишены их главного родового недостатка – накопление погрешности измерения. Из – за этого недостатка практически повсеместно, там где необходимо достаточно точное дозирование больших объемов, применяют простые весовые порционные дозаторы. На большинстве бетонных узлов все ингредиенты попросту тупо взвешиваются порциями и все – так и точней и дешевле.

Описываемый же ранее мной способ дозирования путем подсчета оборотов шнека я не возьмусь пропагандировать как универсальный. Во первых точность дозирования обеспечивало специальное хранилище, формировавшее равномерную загрузку. Во вторых, заборная часть шнека была очень большой – более 3 метров, что тоже играло на стабильность. И в третьих, дозирование осуществлялась порционно – в мешки фасовался цемент, и, следовательно, накоплененная ошибка распространялась только на 50 кг цемента.
Но если условия работы иного дозировочного оборудования на основе винтовых транспортеров будет организована подобным образом, я думаю оно будет работать с не меньшей точностью.

Вопрс:

Автор: Cтас (—.141.sitel.com.ua)
Дата:   30-05-04 11:54

Возможно применить метод вибровспучивания, используя наполнитель не золу, а молотый песок?
С уважением Стас.

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (—.itl.net.ua)
Дата:   30-05-04 14:22

Метод вибровспучивания вообще то предполагает разнесение поризации пенобетона как во времени так и в пространстве. Сначала получаем мелкие поры — посредством воздухововлечения в присутствии пенообразователя. На этой же стадии, если позволяет оборудование осуществляется механоактивация и глубокая гидратация цемента. А также вводятся хим -добавки — пластификаторы, ускорители, гидрофобизаторы. Кроме того вводится будующий поризатор — алюминиевая пудра. И, весьма, желательно молотая известь.

Роль последней двояка — она повышает щелочность и тем самым интенсифицирует хим. реакцию выделения из алюминиевой пудры газа. Кроме того её гашение вызывает бурный подьем температуры что вкупе с ускорителями способствует быстрому набору прочности. Еще гасящаяся известь «отбирает» воду из пенобетона — это, с одной стороны оптимизирует В/Ц, с другой еще сильнее ускоряет распалубовку.

Зола-унос чем хороша — это ультрамелкий, но не пылевидный заполнитель. И главное — отброс. К тому же в ней, особенно свежей, всегда достаточно извести.

Если золы-уноса нет, можно вполне без неё обойтись. Или заменить молотым песком, как Вы и спрашиваете — но помол песка требует спец. оборудования. Если оно у Вас имеется такая замена вполне допустима.

На второй стадии залитые формы подвергаются вибровоздействию. Под воздействием вибрации, в течении 1 — 2 минут происходит интенсивная реакция между ал. пудрой и гидроокисями кальция из извести и цемента. К мелким порам от предварительного воздухововлечения прибавляются крупные — вышли на двумодальную пористость.
Еще через несколько минут — распалубовка и блоки отправляются на вызревание.