Производство строительных материалов

Развитие цементного бетона уже в первые десятилетия показало, что, наконец, найден материал, который будет долговечным, и срок его службы будет измеряться столетиями. Фактические сроки службы бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатируемых примерно в одинаковых условиях, различаются в 3–7 и даже более раз. С течением времени на этот вид материала оказывают влияние сложные и комплексные нагрузки, включающие силовые, температурные, влажностные, коррозионные, экологические, радиационные воздействия. В структуре бетона протекают длительные процессы усадки и ползучести, образования и развития различного рода структурных дефектов. В то же время под влиянием окружающей среды «худшие» факторы деструктурируют свойства материала менее интенсивно, чем исходно «лучшие». Механизм приспособления бетона к условиям внешней среды связан, прежде всего, с «включением» его внутренних резервов для поддержания очередного уровня технического состояния. Конец прошлого столетия показал, что функциональное приспособление структуры и свойств цементного бетона далеко не однозначно по качеству и долговечности. Бетон – материал универсальный по своим свойствам, простой и мало энергоемкий в технологии производства, но сложный по своей капиллярно-пористой гетерогенной структуре. В действительности долговечность и надежность бетона в конструкциях и сооружениях, работающих в экстремальных условиях окружающей среды, во многих случаях можно оценить только на «удовлетворительно».

Согласно статистическому анализу, адаптационная изменчивость таких свойств бетона как трещиностойкость и коррозионная стойкость, связанная с приспособлением структуры и ее функций к условиям внешней среды, отвечает только эпохе классического бетона периода XIX и первой половины XX столетий.

Прочитать остальную часть записи »

Объявляем о начале продаж нового пенообразователя под маркой Ареком-4. Новый пенообразователь производится по принципиально другой технологии и является белковым (аналог известного германского пенообразователя Неопор).

Отличия от старой версии пенообразователя:

Прочитать остальную часть записи »

Пенобетоны неавтоклавного твердения позволяют сегодня решить проблему создания материалов с тепло- и звукоизоляционными свойствами. О результатах исследований, позволивших выявить положительное влияние механической и химической активации исходных смесей на свойства неавтоклавного пенобетона, мы попросили рассказать Виктора Федоровича Черных, руководителя кафедры “Производство строительных материалов, изделий и конструкций” Кубанского государственного технологического университета, кандидата технических наук.

В.Ф.: К преимуществам неавтоклавных пенобетонов можно отнести то, что они обладают закрытой пористостью, более низким водопоглощением, низкой стоимостью оборудования и, с точки зрения долговечности, неавтоклавный пенобетон продолжает набирать свою прочность, в отличие от автоклавного. В южном федеральном округе наблюдается заметный рост производства пенобетона, поэтому стоит задача по улучшению свойств этого материала. В частности, мы ставили перед собой цель получить прочностные показатели, сравнимые с автоклавными бетонами. Одним из путей решения является механическая активация.

Ее применение в цементных системах известно давно. Действительно, диспергирование и механическая активация оказывает большое влияние на поверхностные свойства минералов и пород: происходит заметное изменение физических свойств и химической активности вещества. Это объясняется не только увеличением

Прочитать остальную часть записи »

Прочностные характеристики неавтоклавных пенобетонов существенно уступают автоклавным газосиликатам, что несколько сдерживает их распространение. Это связано в первую очередь с тем, что процессы гидратации автоклавных пенобетонов в условиях автоклавной обработки протекают полностью и продукты гидратации (в основном это тоберморитоподобные гидросиликаты кальция) термодинамически устойчивы при нормальной температуре и практически не растворимы в воде.

Прочитать остальную часть записи »

Алексей Николаевич Чернов рассказывает о различных видах пеногенераторов и о технологиях модернизации этого крайне необходимого оборудования.

Прочитать остальную часть записи »

Рассматривается технология производства золопенобетона на основе золошлаковых отходов.

Прочитать остальную часть записи »

Рассматривается технология автоклавной обработки изделий из ячеистого бетона.

Автоклавная обработка является одной из важнейших операций при изготовлении изделий из ячеистого бетона. Её режимы напрямую влияют на такие качественные характеристики готового продукта, как морозостойкость, усадка при высыхании, прочность при сжатии, внешний вид изделий (отколы, трещины). Базовое понимание процессов, происходящих в автоклаве, важно как при полностью автоматическом регулировании работы автоклава, так и при ручном управлении.

В данной статье мы кратко обобщим опыт, накопленный на заводах холдинга «Aeroc International» в автоклавной обработке.

Процесс изготовления ячеистого бетона

В этом разделе представлен краткий обзор всего процесса изготовления ячеистого бетона, поскольку определённые операции, входящие в этот процесс, напрямую влияют на поведение материала при автоклавной обработке.

Ячеистый бетон изготавливается из вяжущих, песка или золы, газообразователя и воды. Вяжущие — известь и цемент — содержат CaO, который имеет решающее значение для процесса. Песок или зола вводит в процесс SiO2. Из компонентов CaO, SiO2 и Н2О в автоклаве при воздействии высокого давления и высокой температуры образуется новый минерал — тоберморит (С4S5H5).

Собственно, образование новых минералов тоберморитовой структуры и возводит ячеистый бетон автоклавного твердения (в просторечии — газобетон) в совершенно другой ранг по сравнению с неавтоклавным ячеистым бетоном («пенобетоном»). Автоклавная обработка обеспечивает значительно более высокие физико-механические характеристики изделий из газобетона в сравнении с пенобетонными изделиями.

Автоклавная обработка обеспечивает значительно более высокие физико-механические характеристики изделий из газобетона в сравнении с пенобетонными изделиями.

Химические процессы, происходящие на разных стадиях производства, можно представить в следующем виде:

1. Выделение водорода на стадии образования пористой структуры в сырце:

 

 

 

2. Образование гидроксидов и гидросиликатов на стадии набора сырцом пластической (транспортной) прочности:

 

 

 

3. Образование новых минералов (тоберморита) на стадии автоклавной обработки:

 

 

Для наиболее полного протекания реакций в процессе автоклавной обработки необходимо, чтобы исходные материалы имели достаточно тонкодисперсную структуру. На стадии помола к кремнезёмистому компоненту добавляется гипсовый камень, который служит, в первую очередь, для регулирования реакций в автоклаве, а также ускоряет набор сырцом необходимой пластической прочности.

В смесителе сырьевые материалы перемешиваются, причём на качество перемешивания могут влиять как время смешивания, так и последовательность введения в смеситель сырьевых материалов. На выходе из смесителя должны быть обеспечены высокая гомогенность и определённая вязкость смеси.

Один из важнейших параметров — температура смеси на выходе из смесителя, которая очень сильно влияет на весь дальнейший процесс. При вспучивании газомассы и наборе сырцом необходимой для резки пластической прочности температура в массиве растёт. Огрубляя, можно сказать, что рост температуры продолжается примерно 1–1,5 ч; дальнейший прирост составляет лишь 1–3 °C. Однако температура в массиве распределяется неравномерно, она уменьшается в слоях, которые контактируют с бортами заливочной формы и воздухом.

Так как температура массива и её распределение являются важными для некоторых этапов автоклавной обработки, хотим обратить особое внимание на то, что все заводы «Aeroc» оснащены тепловыми тоннелями, которые препятствуют охлаждению массивов через стенки заливочных форм. Кроме того, заливочные формы первого цикла всегда доводятся в тепловых тоннелях до температуры, примерно соответствующей температуре заливки.

При резке массивов большое внимание уделяется отсутствию сквозняков, особенно — в зимнее время. Разрезанные массивы также находятся в тепловых тоннелях, которые препятствуют понижению температуры поверхности сырца, так как передача тепла в ячеистый бетон при автоклавной обработке происходит тем быстрее, чем выше его температура при загрузке в автоклав.

Этапы автоклавной обработки

При разработке режимов автоклавной обработки и привязке их к конкретному технологическому циклу необходимо учесть массу факторов и особенностей того или иного производства: качество сырьевых материалов, параметры смеси (температура и отношение В/Т), номенклатура выпускаемой продукции (размеры, наличие армирования, плотность ячеистого бетона), расположение запариваемых массивов в автоклаве, условия и время выдержки перед автоклавной обработкой и другое.

Автоклавная обработка принципиально разбивается на четыре этапа:

(1) подготовка ячеистого бетона к подъёму давления;

(2) подъём давления;

(3) изотермическая выдержка ячеистого бетона при определённых температуре и давлении;

(4) сброс давления и подготовка изделий к выгрузке из автоклава.

Первый этап может включать (вместе или раздельно) следующие мероприятия:

1. Продувка или предварительный подогрев изделий без давления.

2. Предварительный подогрев изделий при давлении.

3. Вакуумирование.

Целью первого этапа является оптимальная подготовка сырца и среды в автоклаве ко второму этапу процесса — подъёму давления.

Из опыта нашей работы следует, что для изделий, внутренняя температура которых менее  80 °C , наиболее предпочтительным из вышеуказанных мероприятий первого этапа является вакуумирование.

За счёт снижения давления в автоклаве вода, находящаяся в материале, начинает кипеть. Кипение воды начинается в самой теплой части массива, а именно — во внутренней его области. При дальнейшем снижении давления кипение продвигается от внутренней области массива наружу, что приводит к полному удалению воздуха из материала. При этом сам материал разогревается, температура по толще массива выравнивается. Необходимый вакуум зависит от конечной температуры массива и, как правило, составляет 0,5 бар. Максимальное разряжение достигается через 25–30 мин и далее поддерживается в течение 15–25 мин. Вакуумирование необходимо производить при горячем автоклаве (температура стенки автоклава должна быть не менее  80 °C ). Эту температуру всегда легко сохранить в условиях постоянного производства. В противном случае перед началом процесса автоклавной обработки автоклав необходимо предварительно разогреть без продукции.

Вакуумирование необходимо производить при горячем автоклаве.

Причинами плохого вакуумирования могут быть неисправности, связанные с вакуумной задвижкой, системой автоматического управления, а также неудовлетворительное функционирование вакуумного насоса.

Второй этап – подъём давления – заключается в разогреве материала до температуры изотермической выдержки (как правило, 190–193 °C). Разогрев происходит, главным образом, благодаря конденсации горячего пара на относительно холодной поверхности массивов, температура которых в начале процесса ниже температуры насыщенного пара. Образующийся конденсат переносит тепло в ячеистый бетон. Конденсация воды из пара может происходить как в виде капель, так и в виде закрытых водяных плёнок. В какой форме это происходит, зависит, в первую очередь, от разности температур между паром и ячеистым бетоном. Образование закрытых плёнок препятствует теплопередаче, что крайне нежелательно.

Для получения качественных изделий подъём давления следует проводить в три этапа:

(1) от –0,5 бар до 0 бар — 30–45 мин;

(2) от 0 бар до 3 бар — 30–45мин;

(3) от 3 бар до 12 бар — 65 мин.

Если на изделиях появляются отколы и трещины, то подъём давления на первых двух этапах необходимо вести медленнее. Однако если увеличение времени каждого из этапов до 60 мин не даёт должного эффекта, нужно вмешаться в процесс заливки: изменить параметры смеси.

При достижении ячеистым бетоном температуры  150 °C начинается ускоренный экзотермический разогрев массивов за счёт энергии, освобождающейся при образовании гидросиликатов. Особое внимание следует обратить на то, что остановка подъёма давления и, тем более, его понижение могут привести к разрушению ячеистого бетона избыточным внутренним давлением. Особенно это характерно для армированных изделий и бетонов, плотность которых более 500 кг/м3.

 Остановка подъёма давления и, тем более, его понижение могут привести к разрушению ячеистого бетона избыточным внутренним давлением.

Изотермическая выдержка проводится в течение определённого времени при заданных давлении и температуре, которые обеспечивают достаточно глубокое протекание химических реакций образования новых минералов.

Оптимальная температура изотермии при производстве ячеистого бетона составляет 190–193 °C, рабочее давление в автоклаве — 11,5–13 бар. Время выдержки зависит как от номенклатуры продукции (мелкоштучные блоки или армированные изделия), так и от её плотности. Для плотности 350–500 кг/м3 оптимальное время выдержки составляет 360 мин при давлении 12 бар.

Если сырьевые материалы подобраны правильно, а рецептура рассчитана корректно, в автоклаве на стадии выдержки происходит самопроизвольный рост давления без подачи в автоклав пара.

Сброс давления должен проводиться плавно. Продолжительность сброса давления зависит в основном от номенклатуры продукции и от плотности изделий. Для плотностей 350–500 кг/м3 оптимальное время сброса, по нашему опыту, составляет 90 мин. Для изделий плотностью 600 кг/м3 и более, а также для армированных изделий, продолжительность сброса увеличивается, а сам сброс проводится ступенчато с разными градиентами.

 

 

Рис 1. Изображение процесса в виде графика

 

Причины дефектов в материале, которые возникают при автоклавной обработке и пути их устранения

 1. Не затвердевшие участки массива (рис. 2).

 

Рис. 2.

Внешне выглядят как тёмные пятна, расположенные в средней части блока. Появляются в том случае…. (продолжение в следующей рассылке)

Д. Рудченко,
Руководитель по развитию ООО «Аэрок СПб»

 

 

Автоклавная обработка изделий из ячеистого бетона. Теория и практика от «Aeroc International»

Рассматривается технология автоклавной обработки изделий из ячеистого бетона.

Продолжение, начало в рассылке №64

 

 1. Не затвердевшие участки массива (рис. 2).

 

Рис. 2.

Внешне выглядят как тёмные пятна, расположенные в средней части блока. Появляются в том случае, когда при автоклавной обработке температура бетона в этих областях недостаточна для образования гидросиликатов. Причиной может послужить недостаточность вакуумирования, в результате которой вода в этих зонах не закипает и воздух не вытесняется. В данном случае увеличение времени экзотермической выдержки эффекта не даёт.

Для устранения данного дефекта необходимо увеличить глубину вакуума и время выдержки при отрицательном давлении. Также в этом случае можно прибегнуть к комбинации продувки и вакуумирования. Если при осуществлении этих действий ситуация не изменится, необходимо вмешаться в процесс дозирования и смешивания: снизить на сколько это возможно отношение В/Т и увеличить внутреннюю температуру в массиве до 80–85 °C.

 

2. Отколы и трещины (рис. 3).

 

Рис. 3.

Механизм образования этих дефектов таков: пар конденсируется не только на поверхности материала, но и в толще массива. До тех пор, пока ячейки полностью не заполнены водой, разрушений не возникает, но как только начинает конденсироваться слишком много воды, внутри материала возникает значительное напряжение, которое в последствии приводит к разрушению.

Разрушения могут быть разной интенсивности: от тонких волосяных трещин до сильных поверхностных разрушений.

Итак, отколы появляются всегда, когда в автоклав подаётся слишком много пара за единицу времени. Поэтому при возникновении отколов и трещин следует увеличить длительность подъёма давления на первых двух этапах — от –0,5 до 0 бар и от 0 до 3 бар, соответственно. Если же при увеличении длительности подъёма давления результат не получен, необходимо изменить некоторые параметры.

Первый параметр — это температура массива до начала автоклавной обработки: чем холоднее массив, тем больше воды в нем конденсируется. Поэтому необходимо провести ряд мероприятий, исключающих остывание массива, а именно: предусмотреть наличие подогреваемых камер предавтоклавной выдержки, увеличить конечную температуру сырца, исключить сквозняки.

Второй и наиболее важный параметр — это количество воды, которое имеется в массиве при загрузке его в автоклав.

Когда материал формуется с высоким отношением В/Т, он содержит в себе очень много воды. Для автоклавной обработки на единицу массы воды сырца требуется четырёхкратное по массе количество пара. Избыток воды в сырце ведёт к увеличению расхода пара. В результате в материал начинает впитываться излишнее количество конденсата, что неминуемо приводит к откалыванию бетона. Единственный выход из такой ситуации — пересмотр существующих рецептур с целью снижения отношения В/Т. 

Оптимальное отношение В/Т для изделий плотностью 350–500 кг/м3, производимых по литьевой технологии, должно находится в пределах 0,6–0,67.

Автор статьи надеется на отклик специалистов, занимающихся изготовлением изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения, а также на то, что обобщение нашего опыта поможет дальнейшему совершенствованию производств, работающих по литьевой технологии и, как следствие этого, выпуску продукции более высокого качества.

Прочитать остальную часть записи »

Рассматривается технология автоклавной обработки изделий из ячеистого бетона.

Автоклавная обработка является одной из важнейших операций при изготовлении изделий из ячеистого бетона. Её режимы напрямую влияют на такие качественные характеристики готового продукта, как морозостойкость, усадка при высыхании, прочность при сжатии, внешний вид изделий (отколы, трещины). Базовое понимание процессов, происходящих в автоклаве, важно как при полностью автоматическом регулировании работы автоклава, так и при ручном управлении.

В данной статье мы кратко обобщим опыт, накопленный на заводах холдинга «Aeroc International» в автоклавной обработке.

Процесс изготовления ячеистого бетона

В этом разделе представлен краткий обзор всего процесса изготовления ячеистого бетона, поскольку определённые операции, входящие в этот процесс, напрямую влияют на поведение материала при автоклавной обработке.

Ячеистый бетон изготавливается из вяжущих, песка или золы, газообразователя и воды. Вяжущие — известь и цемент — содержат CaO, который имеет решающее значение для процесса. Песок или зола вводит в процесс SiO_2. Из компонентов CaO, SiO₂ и Н₂О в автоклаве при воздействии высокого давления и высокой температуры образуется новый минерал — тоберморит (С₄S₅H₅).

Собственно, образование новых минералов тоберморитовой структуры и возводит ячеистый бетон автоклавного твердения (в просторечии — газобетон) в совершенно другой ранг по сравнению с неавтоклавным ячеистым бетоном («пенобетоном»). Автоклавная обработка обеспечивает значительно более высокие физико-механические характеристики изделий из газобетона в сравнении с пенобетонными изделиями.

Химические процессы, происходящие на разных стадиях производства, можно представить в следующем виде:

1. Выделение водорода на стадии образования пористой структуры в сырце:

2. Образование гидроксидов и гидросиликатов на стадии набора сырцом пластической (транспортной) прочности:

3. Образование новых минералов (тоберморита) на стадии автоклавной обработки:

Для наиболее полного протекания реакций в процессе автоклавной обработки необходимо, чтобы исходные материалы имели достаточно тонкодисперсную структуру. На стадии помола к кремнезёмистому компоненту добавляется гипсовый камень, который служит, в первую очередь, для регулирования реакций в автоклаве, а также ускоряет набор сырцом необходимой пластической прочности.

В смесителе сырьевые материалы перемешиваются, причём на качество перемешивания могут влиять как время смешивания, так и последовательность введения в смеситель сырьевых материалов. На выходе из смесителя должны быть обеспечены высокая гомогенность и определённая вязкость смеси.

Один из важнейших параметров — температура смеси на выходе из смесителя, которая очень сильно влияет на весь дальнейший процесс. При вспучивании газомассы и наборе сырцом необходимой для резки пластической прочности температура в массиве растёт. Огрубляя, можно сказать, что рост температуры продолжается примерно 1–1,5 ч; дальнейший прирост составляет лишь 1–3 °C. Однако температура в массиве распределяется неравномерно, она уменьшается в слоях, которые контактируют с бортами заливочной формы и воздухом.

Так как температура массива и её распределение являются важными для некоторых этапов автоклавной обработки, хотим обратить особое внимание на то, что все заводы «Aeroc» оснащены тепловыми тоннелями, которые препятствуют охлаждению массивов через стенки заливочных форм. Кроме того, заливочные формы первого цикла всегда доводятся в тепловых тоннелях до температуры, примерно соответствующей температуре заливки.

При резке массивов большое внимание уделяется отсутствию сквозняков, особенно — в зимнее время. Разрезанные массивы также находятся в тепловых тоннелях, которые препятствуют понижению температуры поверхности сырца, так как передача тепла в ячеистый бетон при автоклавной обработке происходит тем быстрее, чем выше его температура при загрузке в автоклав.

Этапы автоклавной обработки

При разработке режимов автоклавной обработки и привязке их к конкретному технологическому циклу необходимо учесть массу факторов и особенностей того или иного производства: качество сырьевых материалов, параметры смеси (температура и отношение В/Т), номенклатура выпускаемой продукции (размеры, наличие армирования, плотность ячеистого бетона), расположение запариваемых массивов в автоклаве, условия и время выдержки перед автоклавной обработкой и другое.

Автоклавная обработка принципиально разбивается на четыре этапа:

(1) подготовка ячеистого бетона к подъёму давления;

(2) подъём давления;

(3) изотермическая выдержка ячеистого бетона при определённых температуре и давлении;

(4) сброс давления и подготовка изделий к выгрузке из автоклава.

Первый этап может включать (вместе или раздельно) следующие мероприятия:

1. Продувка или предварительный подогрев изделий без давления.

2. Предварительный подогрев изделий при давлении.

3. Вакуумирование.

Целью первого этапа является оптимальная подготовка сырца и среды в автоклаве ко второму этапу процесса — подъёму давления.

Из опыта нашей работы следует, что для изделий, внутренняя температура которых менее 80 °C, наиболее предпочтительным из вышеуказанных мероприятий первого этапа является вакуумирование.

За счёт снижения давления в автоклаве вода, находящаяся в материале, начинает кипеть. Кипение воды начинается в самой теплой части массива, а именно — во внутренней его области. При дальнейшем снижении давления кипение продвигается от внутренней области массива наружу, что приводит к полному удалению воздуха из материала. При этом сам материал разогревается, температура по толще массива выравнивается. Необходимый вакуум зависит от конечной температуры массива и, как правило, составляет 0,5 бар. Максимальное разряжение достигается через 25–30 мин и далее поддерживается в течение 15–25 мин. Вакуумирование необходимо производить при горячем автоклаве (температура стенки автоклава должна быть не менее 80 °C). Эту температуру всегда легко сохранить в условиях постоянного производства. В противном случае перед началом процесса автоклавной обработки автоклав необходимо предварительно разогреть без продукции.

Причинами плохого вакуумирования могут быть неисправности, связанные с вакуумной задвижкой, системой автоматического управления, а также неудовлетворительное функционирование вакуумного насоса.

Второй этап – подъём давления – заключается в разогреве материала до температуры изотермической выдержки (как правило, 190–193 °C). Разогрев происходит, главным образом, благодаря конденсации горячего пара на относительно холодной поверхности массивов, температура которых в начале процесса ниже температуры насыщенного пара. Образующийся конденсат переносит тепло в ячеистый бетон. Конденсация воды из пара может происходить как в виде капель, так и в виде закрытых водяных плёнок. В какой форме это происходит, зависит, в первую очередь, от разности температур между паром и ячеистым бетоном. Образование закрытых плёнок препятствует теплопередаче, что крайне нежелательно.

Для получения качественных изделий подъём давления следует проводить в три этапа:

(1) от –0,5 бар до 0 бар — 30–45 мин;

(2) от 0 бар до 3 бар — 30–45мин;

(3) от 3 бар до 12 бар — 65 мин.

Если на изделиях появляются отколы и трещины, то подъём давления на первых двух этапах необходимо вести медленнее. Однако если увеличение времени каждого из этапов до 60 мин не даёт должного эффекта, нужно вмешаться в процесс заливки: изменить параметры смеси.

При достижении ячеистым бетоном температуры 150 °C начинается ускоренный экзотермический разогрев массивов за счёт энергии, освобождающейся при образовании гидросиликатов. Особое внимание следует обратить на то, что остановка подъёма давления и, тем более, его понижение могут привести к разрушению ячеистого бетона избыточным внутренним давлением. Особенно это характерно для армированных изделий и бетонов, плотность которых более 500 кг/м³.

Изотермическая выдержка проводится в течение определённого времени при заданных давлении и температуре, которые обеспечивают достаточно глубокое протекание химических реакций образования новых минералов.

Оптимальная температура изотермии при производстве ячеистого бетона составляет 190–193 °C, рабочее давление в автоклаве — 11,5–13 бар. Время выдержки зависит как от номенклатуры продукции (мелкоштучные блоки или армированные изделия), так и от её плотности. Для плотности 350–500 кг/м³ оптимальное время выдержки составляет 360 мин при давлении 12 бар.

Если сырьевые материалы подобраны правильно, а рецептура рассчитана корректно, в автоклаве на стадии выдержки происходит самопроизвольный рост давления без подачи в автоклав пара.

Сброс давления должен проводиться плавно. Продолжительность сброса давления зависит в основном от номенклатуры продукции и от плотности изделий. Для плотностей 350–500 кг/м³ оптимальное время сброса, по нашему опыту, составляет 90 мин. Для изделий плотностью 600 кг/м³ и более, а также для армированных изделий, продолжительность сброса увеличивается, а сам сброс проводится ступенчато с разными градиентами.

Рис 1. Изображение процесса в виде графика

Причины дефектов в материале, которые возникают при автоклавной обработке и пути их устранения

1. Не затвердевшие участки массива (рис. 2).

Рис. 2.

Внешне выглядят как тёмные пятна, расположенные в средней части блока. Появляются в том случае, когда при автоклавной обработке температура бетона в этих областях недостаточна для образования гидросиликатов. Причиной может послужить недостаточность вакуумирования, в результате которой вода в этих зонах не закипает и воздух не вытесняется. В данном случае увеличение времени экзотермической выдержки эффекта не даёт.

Для устранения данного дефекта необходимо увеличить глубину вакуума и время выдержки при отрицательном давлении. Также в этом случае можно прибегнуть к комбинации продувки и вакуумирования. Если при осуществлении этих действий ситуация не изменится, необходимо вмешаться в процесс дозирования и смешивания: снизить на сколько это возможно отношение В/Т и увеличить внутреннюю температуру в массиве до 80–85 °C.

2. Отколы и трещины (рис. 3).

Рис. 3.

Механизм образования этих дефектов таков: пар конденсируется не только на поверхности материала, но и в толще массива. До тех пор, пока ячейки полностью не заполнены водой, разрушений не возникает, но как только начинает конденсироваться слишком много воды, внутри материала возникает значительное напряжение, которое в последствии приводит к разрушению.

Разрушения могут быть разной интенсивности: от тонких волосяных трещин до сильных поверхностных разрушений.

Итак, отколы появляются всегда, когда в автоклав подаётся слишком много пара за единицу времени. Поэтому при возникновении отколов и трещин следует увеличить длительность подъёма давления на первых двух этапах — от –0,5 до 0 бар и от 0 до 3 бар, соответственно. Если же при увеличении длительности подъёма давления результат не получен, необходимо изменить некоторые параметры.

Первый параметр — это температура массива до начала автоклавной обработки: чем холоднее массив, тем больше воды в нем конденсируется. Поэтому необходимо провести ряд мероприятий, исключающих остывание массива, а именно: предусмотреть наличие подогреваемых камер предавтоклавной выдержки, увеличить конечную температуру сырца, исключить сквозняки.

Второй и наиболее важный параметр — это количество воды, которое имеется в массиве при загрузке его в автоклав.

Когда материал формуется с высоким отношением В/Т, он содержит в себе очень много воды. Для автоклавной обработки на единицу массы воды сырца требуется четырёхкратное по массе количество пара. Избыток воды в сырце ведёт к увеличению расхода пара. В результате в материал начинает впитываться излишнее количество конденсата, что неминуемо приводит к откалыванию бетона. Единственный выход из такой ситуации — пересмотр существующих рецептур с целью снижения отношения В/Т.

Автор статьи надеется на отклик специалистов, занимающихся изготовлением изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения, а также на то, что обобщение нашего опыта поможет дальнейшему совершенствованию производств, работающих по литьевой технологии и, как следствие этого, выпуску продукции более высокого качества. 

Cтатья предоставлена журналом «Популярное бетоноведение» Журнал «Популярное Бетоноведение» — всегда свежая и профессиональная информация о производстве и применению бетонов и других строительных материалов, добавках, оборудовании и многом другом.  Издание выходит при поддержке Научно-Технического общества строителей Санкт-Петербурга. Распространяется в России, СНГ, за рубежом. Журнал рассчитан на широкий круг читателей — строителей, технологов, проектировщиков. www.betonmagazine.ru betonmagazine@mail.ru Быстрая подписка на журнал: (812) 541-91-45, 541-91-46

Прочитать остальную часть записи »

Рассматривается оборудование для перемешивания газобетона.

Прочитать остальную часть записи »

Долгорев Анатолий Васильевич

ВТОРИЧНЫЕ СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(Физико-химический анализ)

Технический редактор Р. Я.Лаврентьев а Корректоры В.И. Галюзова, Е.Р. Герасимюк, С.А. Зудилина, Н.С. Сафронова Операторы В.В. Провоторова, Л.В. Марина

Прочитать остальную часть записи »

1.1. ВИДЫ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ

В связи с большим разнообразием рудного сырья и топлива, используемых промышленностью, а также весьма широкой но­менклатурой продукции, производимой по различным техноло­гиям, виды вторичного техногенного сырья столь многообразны, что его классификацию можно представить с различных пози­ций. Нами предлагается подразделять виды этого сырья по тех­ногенной оценке (как объекта химического полного анализа) и по минералогическому составу.

В особую группу можно выделить технические водные стоки — перспективный и специфический сырьевой источник для производства эффективных строительных материалов и конст­рукций.

1.2. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОГЕННЫХ ПРОДУКТОВ.
ТЕХНИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ВТОРИЧНОГО
СЫРЬЯ. ХИМИКО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА

С учетом специфики перерабатываемого минерального сырья каждой отраслью народного хозяйства целесообразно вы­делить эти отрасли для фиксации особенностей вторичных отхо­дов.

Объемы вторичных ресурсов, как уже отмечалось, находят­ся в строгой зависимости от уровня используемых промышлен­ностью технологий. Наиболее неблагополучно обстоит дело с наличием безотходных технологий в химической и нефтехими­ческой промышленности, которые дают наибольшее количество отходов по объему и ассортименту. Наименьшее количество от­ходов накапливается в отвалах машиностроительного комп­лекса.

Основных "поставщиков" вторичных ресурсов в народное хозяйство можно расположить в следующей последовательнос­ти : химическая промышленность ( в том числе промышленность минеральных удобрений, нефтехимическая, микробиологичес­кая, лесоперерабатывающая отрасли); цветная и редкометалльная промышленность; черная металлургия; энергетичес­кий комплекс (в том числе угле-сланцедобывающая, ТЭС, ТЭЦ); промышленность строительных материалов; агропро­мышленный комплекс; лесная и деревообрабатывающая про­мышленность; текстильная промышленность; бытовая деятель­ность человека; металлообрабатывающий комплекс (в том чис­ле машиностроительная промышленность).

С позиций тщательной оценки качества вторичного сырья, технологических подходов к его подготовке и переработке, рациональных путей получения точной химико-аналитической информации о каждом виде техногенного продукта целесообраз­но рассматривать промышленные отходы по отраслевому гене­зису.

Особенности химического анализа того или иного вида сырья, проявляющиеся в средствах и способах аналитических ис­следований, требованиях к качеству аналитической информации, находятся в полной взаимосвязи с особенностями самого объек­та анализа, требований технологии к материалу как сырью для изготовления эффективных изделий и их качества. Многоцеле­вая направленность анализа вторичных ресурсов должна обеспе­чить полную безопасность строительных материалов и конструк­ций для человека, их надежность, экономичность, качество, эсте­тику и удобства.

С позиций усиления экологических требований к строитель­ным материалам, обеспечения их полной безопасности для здо­ровья людей и комфортности, вторичное минеральное сырье, объемы использования которого в технологии строительных из­делий и конструкций значительно возрастают, должно быть тщательно изучено и проверено в первую очередь на радиоактив­ность, сопоставлено с ПДД и ПДК на канцерогенные соедине­ния, особенно органического происхождения, а также на возможность их возникновения в ходе технологического процесса.

Перед аналитическими исследованиями на технологичность и пригодность по химическому и минералогическому составу для производства эффективных строительных материалов по физико-механическим показателям, вторичное сырье должно быть тщательно исследовано на содержание таких элементов, как оксиды бериллия, бора, скандия, фосфора, особенно вана­дия, мышьяка, свинца, висмута, теллура, селена, сурьмы, цинка, кадмия, меди, молибдена, никеля, хрома, урана, тория, редко­земельных элементов, соединений фтора, хлора, азота.

Только после завершения трех этапов аналитического иссле­дования: 1) определения уровня радиоактивности и наличия радиоактивных веществ (стронций, цезий, уран, торий, радий и т.д.); 2) установления и определения содержания канцероген­ных и вредных органических примесей (оксин, R-антрацены, аминосоединения и т.д.); 3) определения опасных для здоровья соединений элементов (Be, В, F, CI, Р, V, Си, Zn, Cd, особенно As, Pb, Sb, Те, Se, а также Sc, Mo, U, Th, Sr, РЗЭ, Bi) —разумно перейти к четвертому этапу традиционному определению хими­ческого состава в соответствии с требованиями силикатного ана­лиза и технологии, т.е. аналитическому изучению содержаний компонентов: Н₂0_к ; Н₂0 ; Si0₂, ТЮ₂, FeO, Fe₃0₄; А1₂О_э; S0₃; СаО; MgO; К₂0; Na₂0; С0₂; МпО; Сг₂О_э ; ос­тальных примесей редких элементов (Со, Nb, Та, Zn, Ва, Li и т.д.).

К средствам анализа техногенного сырья относят обычно все, что служит и способствует получению правильной информа­ции о составе этого материала. Математическое обеспечение слу­жит вспомогательным средством химического анализа, допол­нительно раскрывая его возможности в достижении наиболее близкого к истинному результата.

Средства для анализа техногенного сырья не только взаимо­дополняют друг друга, но и постоянно совершенствуются. Осо­бенно это касается приборов для измерений, химических неорга­нических, а главное органических реагентов, приемов, спо­собов разделения и выделения анализируемых (целевых) и со­путствующих элементов, а также методов определения. Следует отметить, что такие средства анализа как пробоотбор, подготов­ка проб, способы разложения сырья требуют скорейшего совер­шенствования, поскольку именно в этих стадиях аналитической подготовки заключены большие возможности повышения точ­ности (правильности) всего химического анализа. Например, стадия растворения проб позволяет при определенном наборе растворяющей смеси во многих случаях достичь лучшей селек­тивности уже в самом начале аналитического процесса с исполь­зованием неселективных способов комплексообразования и из­мерений.

3.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИЧЕСКИХ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ГИБРИДНЫХ СХЕМАХ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ

Разнообразие вторичных сырьевых ресурсов, сложность их минеральных составляющих как объектов анализа выдвигают перед аналитиками требования применения самых различных способов анализа, включая процессы идентификации веществ (качественного) и количественного анализа состава, т.е. всего методического арсенала аналитической химии. Поскольку химический анализ техногенных материалов является до неко­торой степени новым и перспективным направлением, в него входит составной частью значительная часть методов, характер­ных для геологических объектов, анализа сточных вод, органи­ческих веществ, методик минералогических исследований.

Исходя из требований технологии при выполнении химичес­кого анализа техногенного сырья предпочтителен многокомпо­нентный анализ, сочетающий химические, физические и физико-химические методы.

Создание рациональных схем многокомпонентного анализа с применением комплекса методов — основное направление в анализе вторичных минеральных отходов. Методы проведения анализа зависят от конкретных условий, состава сырья и целе­сообразности сочетания физических и химических методов.

Традиционно в силикатном анализе преимущественное влия­ние на характер и его построение оказывали цели и задачи сугу­бо геохимические и петрографические, предпочтение при этом отдавалось определению породообразующих компонентов: SiO₂, TIO2, Аl₂O₃, Fe₂0₃, FeO, MnO, MgO, СаО, Na₂O, K₂O, Н₂О и Р₂O₅, что считалось минимумом для расчета нормативного состава горной породы. Остальным ком­понентам и примесям практического внимания не уделялось.

Совсем не так должно обстоять дело в анализе силикатного техногенного сырья. С учетом различных сопутствующих факто­ров и экологии в нем на первое место выдвигаются определения примесей, особенно таких, как ванадий, фосфор, бериллий, уран, органические соединения с идентификацией их функциональных групп, хлор, фтор, стронций, барий, мышьяк; кислотно-раство­римый сульфат, бор, медь, литий, никель, хром, молибден, редкоземельные элементы — рубидий, цезий и др., а затем уже традиционные 13 породообразующих компонентов. При этом главной особенностью анализа техногенного силикатного сырья является применение высокочувствительных экспрессных и точ­ных методов определения.

Сложность и разнообразие вскрышных пород горных разра­боток рудного сырья, средний состав которых во многом опре­деляется условиями горных работ, уровнем технологии перера­ботки рудной массы, накладывают свой отпечаток и на аналити­ческие подходы к определению состава техногенных продуктов, к комплексу приемов и средств анализа.

Наибольшие трудности возникают при определении химичес­кого состава фосфатсодержащих руд, присутствующий в них фосфор при химическом вскрытии навески проб оказывает затем сильное мешающее влияние при отдельных (частных) определениях основных породообразующих и примесных эле­ментов. Схема подробного и полного анализа фосфорсодержа­щих техногенных продуктов представлена на рисунке.

В отличие от других видов вторичного минерального сырья (например, силикатного, где при полном анализе последователь­но определяют отдельные элементы из общего объема раствора, полученного разложением навески) фосфатсодержащие техно­генные материалы анализируют по иной схеме, предусматривая ведение определений компонентов в основном независимо друг от друга. При этом почти половину элементов определяют из отдельных навесок, вскрываемых различными способами в зависимости от поставленных задач и требуемой достоверности результата. Такое построение анализа безусловно имеет свои преимущества с позиции точности. Обычно фильтрат, полученный после выделения из него нескольких компонентов, значитель­но загрязнен внесенными в него солями, которые сильно влияют на дальнейшее выполнение определений, увеличивая погреш­ность измерений.

Для полного анализа хибинские отходы, содержащие апатитодиопситовые и апатитонефелиновые породы обрабатывают фтористо-водородной кислотой или сплавляют с КСОз; перевод материала в раствор смесью концентрированных кислот (НС1 и HNO3) в этом случае неэффективен, так как фтор, Кальций, магний не извлекаются ею (из диопсида).