Материал: 2498

В водных суспензиях, содержащих амины, адсорбция катионов гидрофильной поверхностью минерала сопровождается образованием насыщенного, плотно упакованного слоя, в котором активная атомная группа обращена к частице, а углеводородная цепь входит в дисперсионную среду. В результате создается вокруг частицы слой, аналогичный поверхности углеводородов. Для того чтобы молекула собирателя могла присоединиться к дегидратированным кислородным участкам минерала, ей необходимо пройти адсорбционный слой противо онов, то есть проникнуть во внутреннюю часть двойного

СибАДИТ – температура.

электр ческого слоя. Способствовать процессу адсорбции может введение в суспенз ю регуляторов-электролитов, корректирующих рН среды. Закреплен е молекул на границе минерал–вода обеспечивает гидрофоб зующ й эффект. Степень гидрофобизации растет с длиной углеводородной цепи, но пределом в выборе соединения является его раствор мость в воде, которая уменьшается с увеличением длины цепи.

Получен е устойч вых высокодисперсных и многократных пен возможно в водных растворах поверхностно-активных веществ – пенообразователей (ПО). Из ыток свободной поверхностной энергии

делает пены термод намически неустойчивыми образованиями. Неустойчивость пен проявляется в самопроизвольном их разрушении (отток жидкости из пленок, утоньшение пленок и слияние пузырьков).

Способность водных растворов ПО образовывать пену основана на резком снижении свободного поверхностного натяжения жидкости, вызванного ориентационной адсорбцией молекул П В. Величина снижения энергии в результате адсорбции определяется по уравнению Гиббса:

Пенообразователи – это в основном органические соединения с дифильным строением молекул, содержащие гидрофильные или полярные группы углеводородные радикалы. В структурах молекул эффективных ПО обеспечивается олеогидрофильный баланс, то есть равное соотношение гидрофильных и гидрофобных свойств. Сильные адсорбционные свойства проявляют ПО с полярными сульфогруппами –

SO2OH и O-SO2OH.

Носителем поверхностной активности является ион, содержащий углеводородный радикал с числом углеводородных атомов от 12 до 18. При адсорбции на межфазовой поверхности гидрофильная часть молекул ПО, обращенная в раствор, гидратируется поляризованными молекулами воды, а гидрофобная часть (углеводородный радикал) вытесняется из раствора когезионными силами молекул воды. В результате структурной

41

перестройки поверхностного слоя жидкости повышается вязкость и механическое упрочнение пленки, окружающей пузырек воздуха. По мере насыщения адсорбционных слоев повышается стабильность пены. Таким образом, пенообразователи должны отвечать следующим требованиям: значительно снижать поверхностное натяжение воды; сохранять устойчивость; обеспечивать высокий показатель кратности; создавать

СибАДИвысокую дисперсность.

В значительной мере указанные свойства приобретают пены, образованные на с нтетических ПАВ. Из большого числа известных

химическ х реагентов в качестве сильных пенообразователей

рекомендуют к пр менению: терпинеолы (смеси ароматических спиртов); алкилсульфаты – RSO4Me; алкилсульфонаты – RSO3Me; алкиларилсульфо-

наты – RC6H5SO3Me.

целью повышен я структурной вязкости жидкости в пленках к ПО

добавляют загуст тели (полиакриломид, карбоксиметилцеллюлозу),

образующ е колло дные растворы. Назначение технических пен – удерживать част цы м нералов в дисперсной системе (пене) до конечного формирован я структуры готового материала (пенобетона).

М нерал зованная пенная суспензия является структурированной дисперсной системой, в которой возникает пространственный каркас из сцепленных между со ой частиц твердой фазы. Под воздействием внешних факторов (температура, время) между частицами возникают силы

различной природы, о еспечивающие прочность готового материала.

2.2. Технология строительных материалов и изделий из неавтоклавного пенобетона

2.2.1. Производство пенобетонных блоков «Сиблок»

Пенобетон в последнее время получил интенсивное развитие как в

нашей стране, так в развитых странах Запада. Преимущество

технологии – возможность использования в заводских условиях конвейерного и кассетного способов получения изделий, а также непосредственно в монолитном домостроении [46].

АО «Новостром» с участием специалистов УкрстромН проект, ХИСИ, НИИЦемент, МАДИ и других разработаны конвейерные технологические линии по производству пенобетонных блоков различных типоразмеров. Часовая производительность установок от 3 до 10 м3 бетона. Серийный выпуск линий организован на базе совместного предприятия «Сиблок» (г. Новороссийск) в виде комплектов высокой заводской готовности, что исключает дополнительную комплектацию на объектах.

42

Принципиальной особенностью линии «Сиблок» является то, что готовая пенобетонная смесь разливается в формы непрерывно движущегося конвейера (рис. 2.1).

СибАДИРис. 2.1. Механизированная линия «Сиблок»:

1 – формовочный конвейер; 2 – пенобетонный смеситель; 3 – дозатор; 4 – пеногенератор; 5, 6 – емкости вяжущего, заполнителя, воды и пенообразователя; 7 – сливная емкость; 8 – автомат-укладчик

За время движения на конвейере смесь схватывается и набирает прочность, достаточную для снятия блоков захватом-манипулятором. Эта основная особенность и определяет специальные требования к вяжущим

материалам, конец схватывания которых должен быть не более 30 мин.

Для получения изделий со средней плотностью 600 – 900 кг/м3 необходимо готовить формовочную смесь с отношением жидкой фазы к сухой смеси Ж/Т = 0,4 – 0,5, при этом водоцементное отношение (В/Ц)

составляет 0,8 выше. Применение в качестве вяжущих обычных

цементов исключается, так как при таких В/Ц конец схватывания достигается через 10 – 15 ч.

Установлено, что способностью, обеспечивающей короткие сроки схватывания при повышенных водотвердых отношениях (В/Т), обладают среднеосновные алюминаты кальция – минералы СА и С12А7 [47, 48].

43

По такому принципу специалистами ХИСИ и Южгипроцемента было предложено вяжущее БТВ–1, где в качестве алюминатной добавки используются обожженная алунитовая порода и каолин (Г.Г. Александров и др.). Аналогичное по механизму действия вяжущее разработано в МАДИ с использованием глиноземистого шлака (И.Б. Удачкин и др.).

В качестве пенообразователей в технологии «Сиблок» применяют

СибАДИтехнология и комплект о орудования для производства пенобетона [98]. На рис. 2.2 показана технологическая схема изготовления пенобетона.

водные растворы ПАВ на основе СДО (ТУ 13–0281078–02–93) или

«Поток–МЗ» (ТУ 38–507–63–98–90) с концентрациями 1 – 3%. Получена кратность пен с ш роким диапазоном от 5 до 20 и различной дисперсностью. Опт мальная кратность составила 10 – 16 с плотностью пен 70 – 100 кг/м3. Эффективность порообразования на низкократных пенах получалась больше, чем на пенах с высокой кратностью. Данное обстоятельство позвол ло существенно снизить В/Т кремнеземвяжущей смеси.

2.2.2. Технология пенобетона «ВНИИстром»

Эта установка позволяет получать конструктивно-теплоизоляционные стеновые блоки плотностью 500 – 700 кг/м3 и теплоизоляционные плиты плотностью 120 – 400 кг/м3. Можно также получать пенобетон для изготовления армированных плит перекрытия плотностью 800 – 1200 кг/м3. Для изготовления крупноразмерных изделий, например, стеновых панелей плотностью 700 – 800 кг/м3 и для использования пенобетона с такой же плотностью при монолитном строительстве для устранения повышенных усадочных явлений в состав пенобетона вводятся гранулы пенопорита, предварительно изготовленные из той же массы пенобетона.

Основными сырьевыми компонентами для изготовления пенобетона служат цемент, кварцевый песок и пенообразователь. В качестве наполнителя могут быть использованы карбонатные пески, получаемые при переработке горных пород, золошлаковые отходы тепловых электростанций другие подобные пески. Кроме того, в состав сырьевых компонентов могут быть введены различные красители для офактуривания стеновых изделий, ускорители твердения пенобетонной массы, пластификаторы и армирующие средства. В качестве пенообразователя могут быть использованы различные органические пенообразователи, получаемые на основании натурального протеина, и синтетические – при производстве моющих средств на различных химических комбинатах.

44

13 – щитовая опалубка монолитного дома; 14 – насос; 15 – готовые стеновые блоки; 16 – готовые плиты перекрытий

Производство изделий из пенобетона можно организовать на действующих заводах ЖБИ и КПД. При этом используются существующие узлы приема, подачи дозирования вяжущих и заполнителей, пропарочные камеры парк форм после их модернизации. Для организации производства конструктивно-теплоизоляционных стеновых блоков плотностью 500 – 700 кг/м3 и мощностью 10 – 15 тыс. м3 в год требуется монтаж на существующих площадях пенобетонной установки, включающей стержневой смеситель, пеногенератор и пенобетоносмеситель.

Кассетную форму на 1 м3 (65 блоков размерами 398х198х188 мм) можно изготовлять на местах с использованием существующих парков

45