Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
Белгород, Белгородская область, Россия
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ББК 383 Строительные материалы и изделия
В данной статье рассматривается влияние комплексной добавки на физико-механические свойства газобетона. В качестве комплексной добавки в состав газобетонной смеси вводили побочный продукт при срезке верхнего слоя «горбушки» в количестве 20%. Сравнительный анализ результатов физико-механических испытаний образцов газобетона показал, что введение в состав газобетонной смеси сульфата натрия в количестве 1,23 % от массы цемента с оптимальной дозировкой побочного продукта верхнего слоя «горбушки» (А1) позволило повысить прочность газобетона на 30 % относительно контрольного состава и на 15 % относительно состава ГБ4 без сульфата натрия. При этом значение коэффициента конструктивного качества у состава А1 на 17 % выше чем у ГБ2, что позволило принять его за базовый при производстве газобетонных изделий на действующем предприятии.
«горбушка», структурообразование газобетона, неавтоклавный газобетон, комплексная добавка, побочный продукт при срезке верхнего слоя «горбушки», коэффициент кон-структивного качества, средняя плотность в сухом состоянии.
Введение. Получение бездефектных изделий из газобетона возможно лишь при правильном подборе соотношения сырьевых компонентов, гранулометрического состава смеси, технологии подготовки газобетонной смеси [1, 2]. Так, от количественного соотношения кремнеземистого компонента и вяжущего зависит средняя плотность и прочность газобетона – с увеличением содержания кремнеземистого компонента средняя плотность газобетона увеличивается, а прочность уменьшается [3]. С другой стороны, повышение расхода вяжущего в неавтоклавном ячеистом бетоне обусловливает значительный рост усадки бетона в процессе эксплуатации, которая может достигать 2-3 мм/м [4, 5, 1].
При твердении газобетона в режиме нормального твердения или пропаривания при атмосферном давлении и температуре 70–90 °С конечная прочность изделий формируется за счет высокого химического потенциала «цемент – вода». В этой связи специфика технологии неавтоклавного газобетона требует применения высокоактивных вяжущих веществ [6] с повышенным расходом портландцемента в сравнении с автоклавной технологией [4, 1, 7]. Это обусловлено невысокой степенью гидратации портландцемента при таких режимах твердения в составе газобетонной смеси [6].
Основной причиной существенного различия свойств автоклавного и неавтоклавного ячеистого бетона является разный вид формирующейся при твердении структуры твердой фазы. У автоклавного газобетона более развита конденсационно-кристаллизационная структура, а у неавтоклавного – коагуляционная, переходящая со временем в коагуляционно-кристаллизационную структуру, которая сопровождается улучшением всех его свойств [8]. Для формирования цементного камня оптимальной структуры необходимо отметить преобладающее значение коагуляционных структур на начальных стадиях структурообразования. Это обстоятельство становится особенно важным для обоснования оптимальных параметров совместного воздействия физико-химических и механических факторов в процессе массопереноса фаз на начальной стадии структурообразования системы [9]. Возможность ускоренного формирования конденсационной структуры у неавтоклавного ячеистого бетона позволит отказаться от автоклавной обработки без снижения его качественных показателей [8].
В этом плане практический интерес представляют пути интенсификации процесса гидратации, улучшения качества структуры цементирующего вещества неавтоклавных газобетонов, при которых будет обеспечена достаточная прочность при сниженной средней плотности. Особенно важна роль химических и минеральных модификаторов для направленного регулирования структуры и свойств неавтоклавных поробетонов. По мнению профессора А.В. Ушерова-Маршака [10] объединение в составе комплексных или смешанных добавок компонентов водопонижающего, пластифицирующего, ускоряющего, воздухововлекающего, воздухоподавляющего и другого типов позволяет направленно совершенствовать технологию бетона. Особое значение при этом приобретает повышение степени гидратации цемента и продуктов гидратации при помощи введения добавок-ускорителей твердения [1].
По результатам исследований авторов [11] выявлено, что при использовании полевошпатовокварцевого песка в составе газобетона формируются плотные и прочные межпоровые перегородки и равномерная мелкопористая структура материала. Полученные неавтоклавные ячеистые бетоны имеют повышенную прочность, при средней плотности 500…550 кг/м3 составляющую 2,65…2,75 МПа, что на 15…20 % выше показателей, установленных стандартом. Минералы полевых шпатов песка в составах исходной шихты проявляют алюминатную активность к растворам гипса и извести. Присутствие их в смеси приводит к образованию гидросульфоалюминатных соединений, обеспечивающих повышенную растворимость исходных компонентов и продуктов гидратации портландцемента. Волокна асбеста, введенные в составы бетонных масс, участвуют в армировании газобетона, способствуют формированию границ раздела межпоровых перегородок и порового пространства, приближенных по форме к сфере. Асбест, обладая высокой адсорбционной способностью к продуктам гидратации портландцемента, активизирует химические процессы взаимодействия между компонентами бетонных масс.
Неавтоклавный ячеистый бетон изготавливают в основном при использовании портландцемента, и именно процессы схватывания и твердения цемента в присутствии компонентов ячеистой массы определяют минеральный состав новообразований и свойства изделий [12].
Ячеистый бетон можно рассматривать как строительный композит: материал с требуемыми свойствами можно получить путем изменения структуры матрицы (для ячеистых бетонов это межпоровые перегородки) композита путем введения волокнистых добавок различной природы в формовочные смеси, что приводит к эффективному улучшению свойств готовых изделий за счет их армирования [13, 14, 15].
Целью работы является исследовать влияние комплексной добавки на физико-механические свойства неавтоклавного газобетона.
Основная часть. Исходя из полученных результатов, опубликованных в работе [16] на следующем этапе исследований было важно оценить эффективность введения в состав газобетонной смеси комплексной добавки состоящей из сульфата натрия (ускорителя твердения) и побочного продукта верхнего слоя «горбушки» на физико-механические свойства неавтоклавного газобетона. Наименование составов газобетонных смесей и процентное содержание добавок представлены в табл. 1.
Таблица 1
Составы газобетонных смесей с добавками
|
№ |
Наименование состава |
Содержание добавки, % |
|
|
«горбушка» |
сульфат натрия |
||
|
1 |
ГБ1 (контрольный) |
- |
|
|
2 |
ГБ4 |
20 |
- |
|
3 |
А1 |
20 |
1,23 |
|
4 |
А2 |
20 |
2,4 |
|
5 |
А3 |
20 |
3,7 |
Из полученной газобетонной смеси объемом 5 л формовали образцы кубы с размером ребра 10 см и затем по режиму τ (2+6+3) при температуре 60 °С выдерживали в камере для тепловой обработки. Одновременно часть газобетонной смеси загружали в прибор ПГВ-2 для определения кинетики газовыделения и коэффициента диффузии, опубликованные в работе [16]. Результаты физико-механических испытаний образцов газобетона с различным содержанием комплексной добавки приведены на рис. 1.
Выводы. Сравнительный анализ результатов показал, что введение в состав газобетонной смеси сульфата натрия в количестве 1,23 % от массы цемента с оптимальной дозировкой побочного продукта верхнего слоя «горбушки» (А1) позволило повысить прочность газобетона на
30 % относительно контрольного состава и на
15 % относительно состава ГБ4 без сульфата натрия. Коэффициент конструктивного качества у состава А1 на 17% выше чем у ГБ2, что позволило принять его за базовый при производстве газобетонных изделий на действующем предприятии.
Рис. 1. Результаты физико-механических испытаний образцов газобетона с различным содержанием добавок
1. Лотов В.А., Митина Н.А. Влияние добавок на формирование межпоровой перегородки в газобетоне неавтоклавного твердения // Строительные материалы. 2003. № 1. С. 2–6.
2. Мартыненко В.А. Влияние характеристик межпоровой перегородки на физико-технические свойства ячеистого бетона // Строительные материалы и изделия. 2003. № 4(18). С. 35–38.
3. Баранов А.Т., Макаричев В.В. Вопросы технологии ячеистых бетонов и конструкций из них. М.: Стройиздат, 1972. 84 с.
4. Кривицкий М.Я., Левин Н.И., Макаричев В.В. Ячеистые бетоны (технология, свойства и конструкции). М.: Стройиздат, 1972. 137 с.
5. Кришенников А.Н. Автоклавный термоизоляционный газобетон. М.: Госэнергоиздат, 1959. С. 74–87.
6. Сахаров Г.П., Скориков Е.П. Неавтоклавный энергоэффективный поробетон естественного твердения // Известия вузов. Строительство. 2005. № 7. С. 48–54.
7. Лотов В.А., Митина Н.А. Особенности технологических процессов производства газобетона // Строительные материалы. 2000. №4. С. 21–22.
8. Сахаров Г.П. Ячеистый бетон: новый этап развития // Технологии бетонов. 2006. №6. С. 12–13.
9. Урьев Н.Б., Дубинин И.С. Коллоидные цементные растворы. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд., 1980. 192 с.
10. Ушеров-Маршак А.В. Добавки в бетон: прогресс и проблемы // Строительные материалы. 2006. № 10. С. 8–12.
11. Долотова Р.Г., Верещагин В.И., Смиренская В.Н. Процессы фазообразования и формирования пористой структуры газобетона на основе портландцемента с использованием полевошпатовокварцевого песка и волокон асбеста // Известия Томского политехнического университета. 2011. №3. С. 47–51.
12. Бутт Ю.М. Химическая технология вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1980. 472 с.
13. Моргун Л.В. Влияние дисперсного армирования на агрегативную устойчивость пенобетонных смесей // Строительные материалы. 2003. № 1. С. 33–35.
14. Сицина М.С., Лаукайтис А.А. Исследование влияния армирования на свойства пенобетона // Строительные материалы. 2003. № 2. С. 8–9.
15. Моргун Л.В. Теоретическое обоснование и экспериментальная разработка технологии высокопрочных фибробетонов // Строительные материалы. 2005. № 6. С. 59–63.
16. Явруян Х.С., Холодняк М.Г., Шуйский А.И., Стельмах С.А., Щербань Е.М. Влияние некоторых рецептурно-технологических факторов на свойства неавтоклавного газобетона // Инженерный вестник Дона. 2015. № 4 [Электронный ресурс]. Систем. требования: AdobeAcrobatReader. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3431
17. Cabrillac R., Fiorio B., Beaucour A., Dumontet H., Ortola S. Experimental study of the mechanical anisotropy of aerated concretes and of the adjustment parameters of the introduced porosity // Construction and Building Materials. 2006. №5. P. 286-295.
18. Nelson R.L., Ronald E., Barnett P.E. Autoclaved aerated concrete // Council for Masonry Research. 1997. Vol. 9. № 1.
19. Ronald E., Barnett P.E. Autoclaved aerated concrete: a lime-based technology // Proc. of International Building Lime Symposium. 2005. Orlando (Florida). P. 1–8.
